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装货口盖成形工艺分析及模具设计0电子五金

发布时间:2022-07-07 19:14:40 来源:胜达五金网

装货口盖成形工艺分析及模具设计

装货口盖成形工艺分析及模具设计 2011年12月10日 来源: [摘要]: 分析了装货口盖成形工艺性,并进行了理论计算和模拟验证,由此制定了该工件的成形工艺、模具设计方案。[关键词]: 工艺分析;起伏成形;数值模拟;模具设计

1 前言

我公司作为铁路货车出口基地,在出口车市场上占有相当大的份额,澳大利亚粮食漏斗车是我公司继2000年以后又一次向西方发达国家出口的铁路货车。装货口盖(图1)是该车的重要外覆盖件,生产数量多、质量要求高。

工件材质09CuPCrNi,是铁路货车常用的耐侯钢,具有良好的抗腐蚀性和较高的强度,但它的成形性能比08-F或Q235要差一些。从产品结构上看,零件中部加强筋是典型起伏成形,而两侧则是弯曲成形。从近年来我厂生产实践验证,该类材料屈服强度较高、塑性较差,成形时容易出现破裂、翘曲等质量问题。 2 成形工艺分析及工艺计算

起伏成形是一种使材料局部区域发生变形、拉薄,造成局部凹进或突起,来改变毛坯形状的冲压加工方法。这种方法提高了工件自身的刚度,而且使工件的外形美观,同时工件在组装焊接时,抗热应力变形的强度也得到提高。

装货口盖成形的难点就在于中部加强筋的成形,主要有两个方面的问题:其一是由于板料变形产生拉薄,加上塑性较差,极易导致成形部位破裂;其二是成形时,材料流动的速度和方向不一样,工件内部应力分布不均匀,造成板料失稳起皱、翘曲。而且后者靠增加工序等手段是很难修复的。 2.1 成形极限判断

首先,根据加强筋的形状和材料性能,计算材料在一次成形工序中的极限伸长率(图2)即:

由此可确定,装货口盖加强筋可以一次成形。 2.2 压边力的计算

装货口盖加强筋起伏成形时,在筋端头处,板料要向凸筋流动,以补充材料的不足。这样在筋端头部分的材料应力状态与椭圆形件拉深相似,径向产生拉应力,切向产生压应力。如果不用压边,该处将会失稳起皱。其压边力:

从计算结果看,所需的压边力较大,应该采用设备驱动压边。 2.3 成形数值模拟及工艺方案的确定

我厂自2000年初开始实施“铁路货车产品开发并行工程”以来,现已装备了数值模拟软件--Dy-naform。它是由ETA公司研制的基于LS-DANA的饭金冲压仿真分析系统的专业CAE软件,是专门处理板材成形有限元分析的数值模拟系统。

基于工艺计算结果,在计算机上利用冲压成形数值模拟系统Dynaform进行了成形模拟分析。分析结果的应力云图见图3。

从数值模拟分析结果看,在压边力的作用下,加强筋端头的褶皱基本消除,但在工件长边的两侧出现较大的波浪翘曲现象。主要是由于在压筋时,每个加强筋端头成形致使板料产生的内应力相互作用,从而出现波浪翘曲现象,直接影响后序侧边弯曲。

通过数值模拟分析,可以预知,采用先压加强筋,再进行两侧长边折弯的工艺方法会产生难以修复的质量问题。

考虑到工件两侧是弯曲成形,可以采用复合工序的手段,利用双动压力机,先完成工件两侧的弯,然后再压加强筋(图4所示)。这样第一个动作完成了工件的弯曲成形,又负责压筋时的压边,尤其是在完成弯曲成形后,工件的弯曲部位起到了拉延坎的作用,两道拉延坎的阻力再加上第一个动作设备自身的压力,完全阻止了工件长边两侧材料的流动,使加强筋两端成形完全处于胀形状态。另外由于弯曲成形在先,增加了工件的自身刚度,阻止了压筋时导致的翘曲现象。

3 模具设计

前文已经确定了装货口盖冲压成形的工艺方案。下面将介绍复合成形模具的结构设计。在模具设计时,适当减小压筋凹模的圆角r,r=2t(t为板厚),第一是考虑压筋凹模的圆角较易磨损,减小凹模圆角可以预留磨损量,第二是使筋在不破裂的前提下,使加强筋的轮廓更加清晰、美观。另外压筋是靠凸模和凹模圆角成形,所以在压筋凸模下方的凹模部分采用镂空方式,以避免成形时出现干涉现象。

实践证明,压筋同样存在回弹现象,这里的回弹是

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