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论冲压成形中的扭曲回弹问题

已有 5516 次阅读 2015-11-22 21:08 |系统分类:海外观察

冲压成形回弹问题如果进一步细分,可以分为三种简单类型,实际零件的回弹问题,可以看成是它们的各种排列组合。这三种简单类型是:

I。弯角回弹 (bending angular opening springback)

II。侧壁卷曲回弹 (side wall curl springback)

III。延着长轴方向的扭曲回弹 (twist springback)

当沿着直轴线自由弯曲时,板的内侧受压缩,外侧受拉伸,模具的约束去除后,受压迫的解放了,内侧要伸长,外侧要收缩,弯好的角度就会张开一些。解决方案一般是使用"过弯曲"(overbend),设计时预留好修正量。这一番道理,就像刮风天打靶要瞄偏一点一样,几十年前的教科书已经讲得很清楚了。

侧壁卷曲回弹是由板材拉延过程中,滑过凹模口园角时发生的"弯曲-反弯曲"(bending-unbending)产生的。回弹前侧壁材料内外两侧的残余应力符号相反,内压外拉。一旦模具,或者板件上的工艺附加部分,对板的约束去除以后,侧壁卷曲回弹就会发生。最好的解决方案是使用"后拉伸"(post-stretching), 让回弹前的"拉-压"应力,变成"拉-拉", 或者"压-压"应力。这样一来, 大部分的侧壁卷曲回弹能够消除。但是,此法受限于材料自身的"拉弯成型性能"(stretch-bendability). 一旦材料被拉断,您就玩完了。而令人遗憾的是,第一,二代的980级和1180级的超高强度钢,缺的就是这种优良的拉弯成型性能。希望第三代的980级和1180级的超高强度钢,能够有足够的拉弯成型性能。真是这样的话,使用后拉伸法,还是有戏的。其实利用"后压缩"(post-compression), 把回弹前的"拉-压"应力状态,变成"压-压"应力状态,也能显著地减少侧壁卷曲回弹。不过,防止工件弯曲的模具设计调试比较复杂。

与第I和第II类型的回弹相比,第III类型的扭曲回弹才真的让人找不着北。扭曲回弹的板成型数值模拟结果,有时候连扭转方向都搞反了。

到目前为止,没有人能够解释清楚扭曲回弹发生的机理,遑论其他。在研读了日本学者,広島大学的濱崎洋和日野隆太郎关于2008 NUMISHEET 标准考题,S-型轨道件(S-RAIL)的研究以后,我感悟到这样一种假说,可以叙述如下:

由于拉延筋力或者其他原因,材料向模腔内运动的流入量(draw-in)进行得不均匀,有的部位快一些,有的部位慢一些。在流入量快慢过渡区,就形成了剪应力。一旦模具对板的约束去除了,残余剪应力就会引起剪切变形后的反剪切型回弹。正是这个反剪切型回弹,构成了一个扭转力矩,驱动了扭曲回弹的发生。

濱崎洋和日野隆太郎的文章插图和索引在这里,有意的读者可以去找来看一看。

Numerical Optimizationfor Sheet Metal Forming Process ...

http://sokeizai.or.jp/japanese/publish/200706/201304hamasaki.pdf

有限要素法による板材成形数値解析と最適化理論を併用した塑性加工.条件の最適設計についてその概要を述べたのち、高張力鋼板成形品の. ねじれ抑制問題、材料の廃棄量最小化問題、および加工条件の信頼性. 設計への適用事例を示す。

 

ドロービード形状の最適化による S レイル成形品のねじれの抑制

https://www.jstage.jst.go.jp/article/sosei/48/562/48_562_1022/_article/-char/ja/

from 4 degrees to 0.5degrees in torsional angle, which was confirmed by the S-rail formingexperiment.... ための高強度化といった相反する課題に取り組んでいる. ... ドロービード形状を決定し,ねじれを抑制する成形方案を. 得た.


论冲压成形中的扭曲回弹问题

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