板材成形
關(guān)注創(chuàng)建者：ZNSY 創(chuàng)建時(shí)間：2018-09-09
板材成形的實(shí)例教程
板材成形中的虛擬制造技術(shù)
0、引言
隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新的人機(jī)交互系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備及相應(yīng)的軟件對真實(shí)的物理世界進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真和實(shí)時(shí)交互作用，在虛擬的環(huán)境中，用戶與系統(tǒng)直接而自然地交互，進(jìn)行一定的操作，從而達(dá)到實(shí)際的效果。虛擬技術(shù)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如虛擬存儲器、虛擬I/O設(shè)備、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、機(jī)械制造領(lǐng)域里的虛擬設(shè)計(jì)、制造、裝配、產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用虛擬技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)的培訓(xùn)等等，在測試儀表和測控行業(yè)中，用虛擬儀器代替實(shí)際的儀器和控制電路具有較好的發(fā)展前景。
板材沖壓成形技術(shù)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)過程, 在許多領(lǐng)域, 特別是在汽車工業(yè)中占有舉足輕重的地位, 而汽車工業(yè)在世界許多發(fā)達(dá)國家中已成為整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 從這個(gè)意義上可以說板材沖壓成形技術(shù)是一個(gè)國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。
工業(yè)發(fā)達(dá)國家中板材產(chǎn)量一般占鋼材總量的50%左右,板材年人均消費(fèi)達(dá)200公斤,板材年人均消費(fèi)量已經(jīng)成為社會繁榮和消費(fèi)水平的標(biāo)志之一。根據(jù)美國的統(tǒng)計(jì),板材經(jīng)過成形后創(chuàng)造了相當(dāng)于原材料價(jià)格十二倍的附加值, 從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。板材成形是投入直接消費(fèi)前的主要深加工方法, 成形性占有突出的重要地位。
在傳統(tǒng)的板材成形過程中，當(dāng)模具設(shè)計(jì)及制造完成后，需要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試，才能得到滿意的成形零件。在調(diào)試過程中，一些成形缺陷，如破裂、起皺和回彈等問題，主要憑借模具工程師的經(jīng)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)反復(fù)試錯(cuò)才能解決。
展開 從圖中可知，沖壓成形后鋁合金板材汽車引擎蓋內(nèi)板沖壓件成形狀態(tài)較好，整個(gè)樣件并未產(chǎn)生裂紋，在內(nèi)板邊角部呈現(xiàn)明顯波紋狀，出現(xiàn)起皺。
圖10 沖壓現(xiàn)場
圖11 鋁合金板材汽車引擎蓋內(nèi)板沖壓件
試驗(yàn)及仿真結(jié)果對比分析
對比分析數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模擬中，鋁合金沖壓件在內(nèi)板中間靠前鎖扣位置有少許單元呈現(xiàn)紅色，呈現(xiàn)開裂趨勢，而實(shí)際沖壓樣件中并未產(chǎn)生裂紋。文獻(xiàn)研究指出，使用成形極限圖來判斷金屬板材成形過程中的斷裂區(qū)域時(shí)，裂紋往往產(chǎn)生過早或過晚，且只能用于預(yù)測材料在線性應(yīng)變路徑情況下的裂紋區(qū)域。文獻(xiàn)中對鋁合金板材斷裂失效預(yù)測研究發(fā)現(xiàn)，鋁合金板材在不同受力狀態(tài)下，臨界失效應(yīng)變值有所不同。在沖壓成形過程中，板材受力狀態(tài)復(fù)雜，需要使用如Gissmo、MMC等考慮材料受力狀態(tài)對臨界失效應(yīng)變值的影響，及非線性應(yīng)變路徑成形的失效模型，才能較為準(zhǔn)確的預(yù)測出鋁合金板材在沖壓成形過程中的裂紋區(qū)域。
將數(shù)值模擬及試驗(yàn)樣件起皺區(qū)域進(jìn)行對比（圖12），從圖中可知，沖壓成形后，鋁合金板材汽車引擎蓋內(nèi)板沖壓件在邊角部相同區(qū)域呈現(xiàn)明顯的波紋狀，均發(fā)生起皺。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高，說明本研究得到的鋁合金板材變摩擦系數(shù)具有良好的適用性，能很好的用于預(yù)測鋁合金板材沖壓成形性能。
圖12 試驗(yàn)與數(shù)值模擬起皺結(jié)果對比圖
結(jié)束語
汽車用鋁合金板材在沖壓成形過程中，成形件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋁合金板材變形較大，在不同部位成形速度及接觸壓力不同，與模具間的摩擦系數(shù)不斷變化，傳統(tǒng)的定摩擦邊界條件與實(shí)際情況不符。本研究中，基于試驗(yàn)測試得到了汽車用鋁合金板材的準(zhǔn)靜態(tài)、動態(tài)力學(xué)性能及成形變摩擦系數(shù)，考慮鋁合金板材的各向異性選取計(jì)算精度更高的EFG法對鋁合金板材汽車引擎蓋內(nèi)板沖壓成形過程進(jìn)行了模擬，并開發(fā)出沖壓模具，進(jìn)行了實(shí)際沖壓試驗(yàn)。
展開 高強(qiáng)度鋼\板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢Ⅰ.
板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢Ⅰ.PDF
板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢Ⅱ.PDF
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
主要目標(biāo)是學(xué)習(xí)在Simufact.forming中如何建立板材成形工藝。你將學(xué)習(xí)如何進(jìn)行組合拉深、沖孔操作，以及如何將2D軸對稱擴(kuò)展為3D。
simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應(yīng)用-示例6（板材成形1 ）.pdf
關(guān)鍵詞
板材成形，2D，3D，精密沖裁，OverlayHex, Quadtree,剪切
學(xué)習(xí)目的
主要目的:理解用simufact.forming創(chuàng)建2D和3D精密沖裁工藝過程。將會介紹金屬板材剪切模型的特點(diǎn)，包括特殊特性如局部網(wǎng)格細(xì)化和修剪。
simufact.forming V14自帶教程(中英文對照)-第二部分應(yīng)用-示例7（板材成形3 M）.pdf
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板材成形的最新內(nèi)容
多層復(fù)合板材的沖壓成形9個(gè)月前
使用“多層”殼，可以快速完成任意多層金屬+塑料組合板的成形仿真，不用傻傻去做多層殼。
展品范圍：
1.金屬切削/數(shù)控機(jī)床
數(shù)控加工中心、銑床、車床、鏜床、鋸床、插床、拉床和刨床；齒輪加工機(jī)床、鉆削和攻絲機(jī)床；磨床、拋光、珩磨、研磨及超精加工機(jī)床、工具加工磨床等；其他高精度機(jī)床
2.金屬成形/鍛壓沖壓
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、水切割機(jī)、折彎機(jī)、剪板機(jī)、高速精密沖床、沖壓和鈑金制作、壓力機(jī)、板材、型材及成形零部件和設(shè)備、鍛造設(shè)備和鍛件及、機(jī)器人焊接、檢測儀器等；
3.
、北京科技大、華中科技大、西南交大、山大等等
展品范圍：
1、金屬加工機(jī)床：車床、鉆床、鏜床、銑床、磨床、加工中心、加工單元和系統(tǒng)、齒輪加工機(jī)床、刨床、插床、鋸床、各類成型和精加工機(jī)床、拋光機(jī)、沖壓機(jī)、剪板機(jī)、板材成型機(jī)、力機(jī)、特種加工機(jī)床等及功能部件、刀具及零部件、模具(制件)及材料；
2、鈑金設(shè)備：金屬板材折彎機(jī)/折疊機(jī)，金屬板材切割/剪切機(jī)、金屬板材成形機(jī)
同時(shí)，內(nèi)置快速求解器SigForm 用于金屬板材成形仿真，支持多線程和多進(jìn)程。 用戶可以根據(jù)評估的結(jié)果對壓料面和工藝補(bǔ)充進(jìn)行快速修改，顯 著地提高了模面設(shè)計(jì)優(yōu)化的效率。 模面設(shè)計(jì)無需專用的 CAD 軟件，即可完成模具報(bào)價(jià)階段的設(shè)計(jì)。
1. 支持多工位布局
2. 翻邊工具設(shè)計(jì)
3. 填充和修改
4.
這使得鋁合金熱成形成為了金屬板材成形的絕佳替代方案。與冷成形相比，該技術(shù)可以生產(chǎn)出成形度更高的輕量化高強(qiáng)度零部件，為設(shè)計(jì)提供了更大的空間。這項(xiàng)技術(shù)可加工非常復(fù)雜的幾何形狀并實(shí)現(xiàn)每平方毫米 300 到 400 牛頓的拉伸強(qiáng)度。首條采用該工藝的設(shè)備已經(jīng)用于亞洲某汽車供應(yīng)商的生產(chǎn)線，用于為電動汽車制造商生產(chǎn)高強(qiáng)度鋁合金零部件。
[7] 郭麗麗，郭浩然，汪建強(qiáng)，等.軋制工藝對連續(xù)擠壓AZ31鎂合金板材成形性的影響[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2021,28(7):56-63.
[8] 林方敏，武學(xué)俊，章小峰，等.Fe-12Mn-2Al-0.1C冷軋鋼板沖壓成形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2023,30(1):42-48.
材質(zhì)：DP980 T=1.6MM 凹模Z值位移
凸模的Z值位移云圖
基于板材成形仿真及模具結(jié)構(gòu)變形仿真可以構(gòu)建一套模面細(xì)化數(shù)據(jù)流程了。
對于內(nèi)高壓成形來說，個(gè)人認(rèn)為結(jié)構(gòu)變形是必不可少的，模具在較大內(nèi)壓及合模力雙重載荷下，其結(jié)構(gòu)勢必存在變形風(fēng)險(xiǎn)，特別是存在側(cè)向力時(shí)，產(chǎn)品出現(xiàn)分模痕很難消除。
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圖1熱沖壓成形鋼22MnB5的CCT曲線
熱沖壓成形是將沖壓技術(shù)和熱處理技術(shù)相結(jié)合的板材成形技術(shù)，是熱沖壓成形鋼板在熱、力、相變耦合下的復(fù)雜成形過程，圖2為熱沖壓過程中熱傳遞、力學(xué)、相變相互作用圖，熱沖壓成形過程，正是這樣一個(gè)板料內(nèi)部溫度場、應(yīng)力場、相變同時(shí)共存，相互作用的變化過程，對板料在成形過程中的流動
如圖4 所示，從拉延模具的特征區(qū)域狀態(tài)來看，尾燈口拉延凹模造型為反成形；尾燈拉延凹模棱線存在凹點(diǎn)聚料，導(dǎo)致該區(qū)域板材出現(xiàn)成形不均勻的趨勢，缺陷會集中在尾燈口區(qū)域的正反向成形的交界處，是應(yīng)變不足的交界區(qū)域。
一個(gè)是膨脹石墨復(fù)合材料的板材成形工藝，另一個(gè)是膨脹石墨復(fù)合材料的板材成形工藝類是石墨粉末和樹脂混合材料的成型/注射成型工藝。引用加拿大AFCC 2017年公開的關(guān)于這兩種流程類型的分析報(bào)告。
第一類：膨脹石墨板經(jīng)過光、成型、去除后滲透樹脂、硫化、粘合、密封硫化工藝；最后形成雙極板產(chǎn)品。
該工程具有以下特點(diǎn)：
能很好地滿足極板外形、表面幾何輪廓和機(jī)械尺寸的要求。
