[转载]金属薄板局部成形时的翘曲

34.1 问题的定义

金属薄板局部成形是指压窝和压加强槽,压窝是为了薄板零件的某种功能;压加强槽是为了提高零件刚度的需要,这比增加零件的壁厚更有效果。在零件局部压窝、压加强槽时,金属薄板会产生翘曲,影响装配,如图34-1所示。

34.2 保证局部成形不变形的关键参数

1. 材料极限强度/材料屈服强度的比值,此比值越大,越容许压深的窝。

2. 零件材料和模具材料的摩擦系数,摩擦系数小,可以容许压较深的窝,此值关系不大。

3. 压窝的塑性区半径/压窝凸模半径+t/2 的比值;压加强槽的宽度,这个值是根据1-2两个参数来确定的。

4. 压窝高度,参见计算公式(参考文献2, P262-265)

5. 压边(blank holder)力,需要先计算压延力,再取压延力的1.3倍。

6. 料厚,料越厚,就容许压加强槽越深。

34.3 成形时的翘曲的克服

1. 按参考文献2 P262,正确选择关键参数。

2. 从经验看不能采用简易模具,要采用规范模具,特别是要注意压边力要大于成形力,在成形加强槽的过程中,材料是局部塑性变形,也就是塑性拉伸,不变形的部分要压紧,不能有位移(对于深拉伸的零件在拉伸过程中材料是有位移的,而且可以通过压边力的大小来避免材料的拉裂)。

3. 因为不仅仅是压窝部分有塑性变形,还有压窝直径2倍的面积内也会有部分塑性变形,这部分的面积还有一些弹性变形,这就会有些回弹,造成零件的不平整,当调整关键参数也不能保证平整,可以利用后续的冲压工序再复平一次。

4. 成形时的翘曲可以用ANSYS、AutoForm等CAE软件做数值模拟,以避免模具的多次调整。可参见参考文献2.

5. 如果采用了各种方法避免不了翘曲,还可以采用校平模的方法。

34.4 参考文献

1.陈文亮 板料成形CAE分析教程 机械工业出版社 2005.3

2.梁炳文,冷冲压工艺手册 北航出版社 2004.