沖壓成形工藝開發(fā)及量產(chǎn)成形改善新模式

2016-09-18 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展,模具行業(yè)數(shù)字化調(diào)試,已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的主流趨勢(shì)。前期成形工藝進(jìn)行數(shù)字化模擬仿真運(yùn)算,模具制作完成后量化成形性和與仿真運(yùn)算的驗(yàn)證一直是存在盲點(diǎn)。當(dāng)成形能力極限檢測(cè)分析(FLD)技術(shù)從鋼材力學(xué)實(shí)驗(yàn)逐步運(yùn)用于沖壓成形穩(wěn)定的時(shí)候起,有效的彌補(bǔ)了模具成形調(diào)試的量化缺陷。從方形的檢測(cè)網(wǎng)格到圓形的檢測(cè)網(wǎng)格,到后來(lái)圓點(diǎn)拍照掃描檢測(cè)。FLD的檢測(cè)手段和技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步,其涵蓋的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越豐富,逐步實(shí)現(xiàn)了與前期仿真的模擬的數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建。因此,本文主要講述目前FLD技術(shù)與CAE數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建、對(duì)比、調(diào)試運(yùn)用和改善。

FLD、CAE各自優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

FLD是通過材料杯裂實(shí)驗(yàn)得到工程應(yīng)力失效曲線作為材料成形能力極限依據(jù)。根據(jù)印制網(wǎng)格變化有效的觀察材料流動(dòng)和應(yīng)力變化。成形能力極限分析運(yùn)用特點(diǎn):⑴網(wǎng)格件壓制,可以清晰觀察晶格變化,判斷材料流動(dòng)趨勢(shì);⑵檢測(cè)材料厚度變化,根據(jù)臨界厚度和危險(xiǎn)厚度,抓住調(diào)試重點(diǎn);⑶晶格應(yīng)變檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋在成形極限曲線(FLC)中,直觀反應(yīng)與失效曲線、臨界曲線距離,實(shí)現(xiàn)成形性數(shù)字量化。

AutoFormCAE模擬計(jì)算對(duì)于模具調(diào)試的運(yùn)用特點(diǎn):⑴工藝不變情況下進(jìn)行虛擬調(diào)試;調(diào)整定位、更改材料尺寸、更改拉延筋強(qiáng)度等;⑵進(jìn)行數(shù)模工藝更改后,驗(yàn)證整改理論效果;⑶模擬結(jié)果中,可觀察到產(chǎn)品各處晶格應(yīng)變和材料厚度的理論變化。

在模擬文件中通過成形能力極限圖的運(yùn)用,可以提交預(yù)示出成形風(fēng)險(xiǎn),如圖1所示。由此可見,FLD是從實(shí)際情況作出成形量化分析。CAE是從理論情況進(jìn)行的數(shù)字模擬分析。兩者結(jié)合相互支持,得到理論和實(shí)踐構(gòu)建量化平臺(tái)通過數(shù)字平臺(tái)的對(duì)比,可以快速找到調(diào)試方向,確定調(diào)試最佳更改量,有效量化更改效果。

圖1 成形能力極限圖

實(shí)施案例一

江鈴某車型側(cè)圍內(nèi)板在工藝開發(fā)初期,CAE模擬分析產(chǎn)品輪轂圓角處存在過渡減薄(材料減薄低于20%),有成形性風(fēng)險(xiǎn),需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更。產(chǎn)品工程師則認(rèn)為后期模具調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)。模具實(shí)際調(diào)試過程中,產(chǎn)品輪轂圓角出現(xiàn)了成形不穩(wěn)定縮頸、破裂的情況,產(chǎn)品成形性需要提升。產(chǎn)品檢測(cè)的FLD圖,如圖2所示,型面上已經(jīng)有成形危險(xiǎn)點(diǎn)處于臨界區(qū)域。該點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)為拉伸應(yīng)變。

圖2 產(chǎn)品檢測(cè)的FLD圖

對(duì)材料使用潤(rùn)滑油壓制拉延件進(jìn)行FLD檢測(cè)。目前FLD檢測(cè)系統(tǒng)有兩種:通過Argus網(wǎng)格應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格拍照檢測(cè);通過測(cè)量尺,做網(wǎng)格應(yīng)變檢測(cè)。兩種方式各有特點(diǎn):⑴人工檢測(cè)便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜區(qū)域檢測(cè),產(chǎn)品網(wǎng)格存在輕微拉傷不影響產(chǎn)品檢測(cè)。缺點(diǎn)在于測(cè)量點(diǎn)數(shù)受到限制,只可關(guān)鍵部位測(cè)量,不是有經(jīng)驗(yàn)員工會(huì)存在檢測(cè)誤差;⑵Argus檢測(cè)系統(tǒng),拍照自動(dòng)識(shí)別檢測(cè)速度快,檢測(cè)精度穩(wěn)定。缺點(diǎn)在于對(duì)網(wǎng)格的印制質(zhì)量要求比較高,產(chǎn)品造形復(fù)雜區(qū)域拍照識(shí)別會(huì)受到影響。對(duì)與產(chǎn)品輕微拉傷和側(cè)壁,拍照網(wǎng)格識(shí)別存在困難,需要光照較好的條件下拍照,檢測(cè)結(jié)果要處理周期才能得出?；谝陨显虮敬萎a(chǎn)品的重點(diǎn)區(qū)域在R角尖點(diǎn),人工檢測(cè)不存在檢測(cè)盲點(diǎn),造形復(fù)雜的區(qū)域可以做多次細(xì)致測(cè)量。根據(jù)鋼廠提供的材料力學(xué)參數(shù)、FLC失效曲線,通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可得到材料詳細(xì)的FLD圖,再通過拉延件網(wǎng)格測(cè)量按工程應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算,得到產(chǎn)品檢測(cè)部位的網(wǎng)格應(yīng)變極限情況。檢測(cè)數(shù)據(jù)危險(xiǎn)點(diǎn)距離FLC曲線只有4%裕度。成形穩(wěn)定性存較大風(fēng)險(xiǎn)。