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冲压模拟中进行有效拉延筋建模

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为了得到拉伸零部件没有任何裂缝和褶皱的最佳成型工艺,必须在拉延序控制材料流动。这样的控制通常是结合拉延筋和压边力实现的。在工艺设计中,拉延筋的位置、长度和强度被调整到用最少的材料生产出最佳的冲压部件。同样在试模阶段,拉延筋可能需要手动调整以获得理想的工艺。总而言之,在使用拉延筋时需要将多方面因素考虑在内,从而达到最佳成型条件。

在成型模拟中,拉延筋的增强使用以及实现多方面调整的需求需要一个构造设计方法模拟拉延筋。这类仿真模型的调整应该快速简便,且明显不影响计算时间。通过使用最近发布的AutoFormplus R6,AutoForm设计采用了一种方法来有效模拟拉延筋。该方法包含:

  • 3D 筋的生成
  • 实体拉延筋抹平
  • 精准拉延筋性能
  • 实体拉延筋恢复

3D筋的生成

对于3D筋的生成,需要考虑两方面:筋的位置和几何形状。首先,拉延筋位置是通过在筋的所在位置定义一个曲线。该曲线反映了拉延筋的中心。第二,拉延筋几何体是基于筋横截面的2D截面线定义的。最后,筋的截面形状在模具表面拉延筋位置建模。

实体拉延筋抹平

压边圈闭合后实体拉延筋会影响钣金的形状以及有可能出现褶皱。在模拟中褶皱仅通过使用几何拉延筋来探测。这些几何拉延筋让板料外轮廓线的测量更精准,因为流过拉延筋的材料也被考虑在内。在压边圈闭合时使用几何拉延筋,计算时间比较短。压边圈闭合后,拉延成型时,几何筋被抹平,使用虚拟筋。例如板料流入量和出现褶皱的效果在拉延筋抹平后仍然保留。

精确的拉延筋性能

在拉延筋效果计算中,自适应拉延筋是一个复杂的应用当前工艺条件的拉延筋模型。在基于以下参数的仿真模拟时,拉延筋约束和举升力(fR和fU)被不断地重新计算:

  • 拉延筋几何体受到模具工具间间隙的影响。间隙在仿真模拟期间因模具打开可能发生变化,导致拉延筋效果降低。
  • 当前板材厚度
  • 材料的局部特征(加工硬化)。例如,假设板材在流入拉延筋之前变硬,这样材料产生的约束力将增加。
  • 面内力(薄膜应力)归因于压边力或双筋的约束力

这意味着,拉延工艺中拉延筋效果随时可以发生变化,现实也正是如此。因此,自适应拉延筋模型最主要的优点之一即用户一旦定义了拉延筋几何体,所有上述提到的力会自动计入计算考量。无须手动对约束条件做任何调整当设置双筋或在压料面倾斜区域时。

实体拉延筋恢复

恢复选项让用户可以在拉延工序最后抹平的几何筋恢复。在某些情况下,可能需要再次引入几何筋作考量,例如:

  • 拉延回弹后,结构钢度影响部分形状
  • 拉延筋形状影响后工序定位

结束语

为了有效地体现拉延筋在冲压模拟中的效果,推荐结合抹平功能使用自适应拉延筋模型。如果需要进行第二次成型工序模拟,自适应拉延筋模型应结合抹平和恢复步骤使用。