凸模圓角半徑
關注創建者：模具設計學習 創建時間：2019-05-31
凸模圓角半徑的實例教程
連續拉深的各次拉深凸、凹模圓角半徑的確定
凸、凹模圓角半徑應隨著工序的增加而逐漸減小，原則上最后一次拉深凸模的圓角半徑應取等于制件底部的圓角半徑。拉深凹模圓角半徑取等于制件的凸緣圓角半徑。具體確定見表3-35。
連續拉深的各次拉深高度的計算
帶料連續拉深過程中，只是將首次拉深進人凹模部分的材料面積作重新分布(而凸緣直徑d保持固定不變)，隨著拉深直徑的減小和凸、凹模圓角半徑的減小，從而改變各工序半成品直徑和高度。當直徑減小時，可使其拉深高度增加，而當其圓角半徑減小時，反而使其拉深高度減小。
拉深高度的計算原則如下。
①根據毛坯直徑D來計算最后一次拉深工序的凸緣直徑，這一凸緣直徑應是固定值，即從第一次拉深到最后一個拉深工位都保持不變。
②根據毛坯和凸緣直徑，用一般的方法計算各次拉深的高度，每一工序拉深面積應與毛坯的面積相等。
每個工序的拉深高度，可根據有關尺寸按如下公式計算，參看圖3-74。
其直壁部分的高度為(3- 3)
所以各工序的拉深總高度
H=h+r1+r2+t (3- 4)
式中D-毛坯直徑， mm;
r2-凸模圓角半徑，mm;
r1-凹模圓角半徑，mm;
t-材料厚度， mm。
各工序的拉深總高度也可以由下面公式計算求得(參看圖3-75)。
展開 加工五金拉深件需要沖壓模具，拉深件的模具由凸模和凹模組成。拉深件的凸、凹模圓角半徑對拉深工作影響很大，尤其是凹模圓角半徑。
以圓筒形拉深件為例，來說明下為什么拉深模的圓角半徑不能過小。
在拉深加工時，坯料經過凹模圓角進入凹模時，要經過彎曲和重新拉直的變化，如果凹模圓角過小勢必引起應力的增大和模具壽命的降低。因此在實際生產中應盡量避免采用過小的凹模圓角半徑。
凸模圓角半徑過小，會降低沖件傳力區危險斷面強度，容易產生局部變薄甚至破裂，沖壓件圓角處彎曲痕跡也較明顯。局部變薄和彎曲的痕跡在經過多次拉深工序后，必然留在零件的側壁，影響零件的表面質量。
所以在設計筒形拉深件的凸、凹模具時，五金沖壓件廠的模具設計人員，應結合實際生產經驗來合理的選擇其圓角半徑。
展開 而值得注意的是在五金沖壓件加工時，沖壓模具的圓角半徑的大小，直接影響到模具的使用壽命及五金沖壓拉深件的表面質量。
沖壓拉深加工的凸凹模具圓角半徑對拉深工作影響很大，尤其是凹模圓角半徑。坯料經過凹模圓角進入凹模時，經過彎曲和重新拉直變化，如果凹模圓角過小勢必引起應力的增大和模具壽命的降低，因此，在實際五金沖壓拉深件生產中應盡量避免采用過小的凹模圓角半徑。
凸模圓角半徑過小，會降低沖壓件傳力區危險斷面強度，容易產生局部變薄甚至破裂，沖壓件圓角處彎曲痕跡較明顯。局部變薄和彎曲的痕跡在經過多次拉深工序后，必然留在零件的側壁，影響沖壓拉深零件的表面質量。
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展開 (2) 拉深件的質量 當過小時，坯料在滑過凹模圓角時容易被刮傷，結果使工件的表面質量受損。而當太大時，拉深初期毛坯沒有與模具表面接觸的寬度加大(圖4.6.8) ，由于這部分材料不受壓邊力的作用，因而容易起皺。在拉深后期毛坯外邊緣也會因過早脫離壓邊圈的作用而起皺，使拉深件質量不好，在側壁下部和口部形成皺褶。尤其當毛坯的相對厚度小時，這個現象更嚴重。在這種情況下，也不宜采用大的變形程度。
(3) 拉深模的壽命小時，材料對凹模的壓力增加，摩擦力增大，磨損加劇,使模具的壽命降低。所以的值既不能太大也不能太小。在生產上一般應盡量避免采用過小的凹模圓角半徑，在保證工件質量的前提下盡量取大值，以滿足模具壽命的要求。通常可按經驗公式計算：
(4.6.1)
式中 d 為毛坯直徑或上道工序拉深件直徑 (mm) ； d 為本道拉深后的直徑 (mm) 。
首次拉深的可按表 4.6.1 選取。
后續各次拉深時應逐步減小，其值可按關系式確定，但應大于或等于。若其值小于，一般很難拉出,只能靠拉深后整形得到所需零件。
表 4.6.1 首次拉深的凹模圓角半徑
注：表中數據當材料性能好，且潤滑好時可適當減小。
2．凸模圓角半徑
凸模圓角半徑對拉深工序的影響沒有凹模圓角半徑大，但其值也必須合適.太小，拉深初期毛坯在處彎曲變形大，危險斷面受拉力增大，工件易產生局部變薄或拉裂，且局部變薄和彎曲變形的痕跡在后續拉深時將會遺留在成品零件的側壁上，影響零件的質量。而且多工序拉深時，由于后繼工序的壓邊圈圓角半徑應等于前道工序的凸模圓角半徑,所以當過小時,在以后的拉深工序中毛坯沿壓邊圈滑動的阻力會增大,這對拉深過程是不利的。因而，凸模圓角半徑不能太小。若凸模圓角半徑過大，會使處材料在拉深初期不與凸模表面接觸，易產生底部變薄和內皺，如圖 4.6.8 所示。
展開 沖壓模具的凸模直徑大小為Φ44.2mm, 凹模直徑的尺寸依據凸凹模間隙的大小來定，根據圖1所示的尺寸建立有限元模型，見圖2。
圖1 消聲器連結法蘭盤
圖2 法蘭盤沖壓有限元模型
使用UG軟件繪制出圖2所示的有限元模型，格式保存為Igs, 將模型數據導入到Dynaform軟件中，對其進行網格劃分。最小單元尺寸取1.0,最大自適應等級取4,時間步長-3.2e-007。手動調整PUNCH、DIE、BINDER三者之間的位置關系。Closing工序中，binder的速度取200mm·s-1,持續時間類型為工具閉合。drawing工序中，punch的速度也取200mm·s-1,持續時間類型為位移控制。
法蘭盤沖壓成形的質量問題主要在于工件翻邊后孔口邊緣的拉裂，孔口處的最小壁厚大小直接影響孔口邊緣是否拉裂。利用Dynaform軟件分別分析壓邊力、凸模圓角半徑、凸凹模間隙、摩擦系數4個工藝參數對成形質量的影響并為下一步人工神經網絡結合遺傳算法尋找最優參數提供合理的范圍。
2 基于BP神經網絡遺傳算法的極值尋優
2.1 BP神經網絡模型的建立
(1)數據預處理
神經網絡的輸入輸出數據往往單位不同，數據大小差異很大，網絡預測的誤差也很大，有必要對試驗數據做一下預處理。通常對試驗數據進行歸一化處理，即把輸入和輸出的數據統一處理成[0,1]區間的數。選擇歸一化函數預處理輸入和輸出的數據，函數表達式如下：
式中，xmin為試驗數據中的最小值；xmax為試驗數據中的最大值。
(2)神經網絡初始化
BP神經網絡采用4個輸入參數，1個輸出參數的模型結構，4個輸入參數分別為凸模圓角半徑、壓邊力、摩擦系數、凸凹模間隙，輸出參數為孔口處最小壁厚。
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反之，也可以利用邊界混合做類似的效果
反之，也可以利用邊界混合做類似的效果
利用有限元軟件Dynaform對汽車消聲器連結法蘭盤的圓孔翻邊過程進行模擬分析，影響其成形質量的因素主要有凸模圓角半徑、壓邊力、摩擦系數和凸凹模間隙[1]。從理論上建立起成形質量影響因素與試驗結果的對應關系是非常復雜的，準確描述兩者之間關系的數學模型是很難建立的。
另外對模具的磨損影響較大的是凹凸模的形狀和圓角半徑大小，例如在拉深模比較小的圓角半徑中，會增大胚料流動阻力，不斷的增大摩擦力進而使模具磨損或者使沖件斷裂。
(4)U二)U當R/t≥5時,曲率回彈量比較大,需縮R角,其計算公式見R角回彈計算設計規范,
在模具設計時,彎曲凸模圓角半徑,R一般要比計算值R凸小,然后再加一步整形即可.
產品回彈比較復雜，即使是相同材質的情況下，自身材料不同厚度、折彎角度、折彎內R都會對回彈產生很大影響。不同材質就更不用說了。
(4)U二)U當R/t≥5時,曲率回彈量比較大,需縮R角,其計算公式見R角回彈計算設計規范,
在模具設計時,彎曲凸模圓角半徑,R一般要比計算值R凸小,然后再加一步整形即可.
產品回彈比較復雜，即使是相同材質的情況下，自身材料不同厚度、折彎角度、折彎內R都會對回彈產生很大影響。不同材質就更不用說了。
沖壓件經彎曲加工，會產生一些常見的質量問題，彎曲變形產生的質量問題體現在以下幾個方面：
1.彎曲后的翹曲與剖面畸變：彎曲件的縱向翹曲與剖面生產畸變現象，對于薄板料、型材與管料彎曲加工表現明顯，須在剖面中間填料或墊塊；
2.彎曲加工時會開裂：沖壓件彎曲加工會否開裂主要取決于彎曲件的彎曲半徑（即凸模圓角半徑）。彎曲半徑越小則外層纖維拉得越長。
凸模圓角半徑過小，會降低沖件傳力區危險斷面強度，容易產生局部變薄甚至破裂，沖壓件圓角處彎曲痕跡也較明顯。局部變薄和彎曲的痕跡在經過多次拉深工序后，必然留在零件的側壁，影響零件的表面質量。
所以在設計筒形拉深件的凸、凹模具時，五金沖壓件廠的模具設計人員，應結合實際生產經驗來合理的選擇其圓角半徑。
凸模圓角半徑過小，會降低沖壓件傳力區危險斷面強度，容易產生局部變薄甚至破裂，拉深件圓角處彎曲痕跡較明顯。局部變薄和彎曲的痕跡在經過多次拉深工序后，必然留在零件的側壁，影響拉深件的表面質量。
模具設計不當，金屬在凹模圓角附近會出現一個與拉深方向呈45°角的交叉網絡，這是材料流動不暢的信號，應當重點防止；解決辦法是：合理修磨模具，改善凸模圓角半徑及過渡面角度，減少材料流動阻力，緩解沖壓應力作用。這種辦法只需在模具上作很小的尺寸的改變，產品上就會有明顯的改變，因此一般都放在試驗階段處理。
