PRO/E的U形弯轨件冲压回弹有限元分析与工艺研究(2)
4.5 模具间隙对U形弯轨件冲压成形及回弹的影响 22
4.6 本章小结 24
5 U形弯轨件冲压成形的正交试验 25
5.1 正交试验方案设计 25
5.2 正交试验的数据结果 26
5.3 正交试验的数据分析 28
5.4 正交试验结论 32
结 论 34
致 谢 35
参考文献36
1 绪论
1.1 本课题研究的目的与意义
板料成形是一种重要的金属塑性成形方法，在汽车、航空、家电、包装等工业领域有广泛的应用。随着工业对冲压件需求的不断增长，板材成形技术在世界各国，特别是工业发达国家得到高度重视[1]。板料冲压成形过程是一个大挠度、大变形的塑性变形过程，在零件冲压成形的过程中，涉及金属板在拉深和弯曲的复杂应力状态下塑性流动、塑性强化，弹性形变及其引起的回弹、起皱和破裂等问题[2]。在传统的冲压生产过程中，无论是覆盖件模具的设计制造、坯料形状和尺寸的确定，还是冲压工艺的规划，都要设计制造原型，经过多次试生产和多次调试修正才能确定，这种试错逼近的过程，造成人、财、物的大量消耗，生产周期长、成本高[3]。冲压回弹是冲压工艺中很难解决的成形缺陷，仅仅依靠经验对回弹做出预测是远远不够的，在高速发展的今天急需新的精确评测方式。随着计算机模拟技术的发展，CAE分析技术已日趋成熟，在指导板料成形件的开发与生产中产生了良好的效益。本文研究的U形弯轨件是一种基本且具代表性的形件，开展对此件的冲压回弹的研究，对于冲压成形模具的设计和加工具有较高的理论和应用价值。
1.2 国内外板材成形回弹研究现状
1.3 主要研究内容及目标
本课题选择U形弯轨件作为研究对象，利用Dynaform软件，采取有限元分析法探究U形弯轨件在冲压成形的过程中出现成形缺陷，特别是回弹的原因以及每个因素对于U形弯轨件回弹程度的影响。本课题对U型弯轨这个典型零件进行探究分析，得出这一类的U型件在冲压成形过程中控制各种缺陷的方法。
（1）分析复杂零件冲压成形工艺及回弹问题的国内外研究现状、回弹问题预测和控制的发展趋势。
（2）探讨U形弯轨件冲压成形中产生的不同缺陷及原因，设计U形弯轨件冲压成形及回弹的单因素试验以及正交试验方案。
（3）建立U形弯轨件冲压模具的CAD模型和CAE模型。
（4）基于有限元仿真分析法进行单因素试验和正交试验，研究板料参数、压边力、冲压速度、摩擦系数、模具间隙对U形弯轨件回弹的作用，提出有针对性的解决冲压成形及回弹问题的措施，
（5）最后提出该课题今后的研究方向和方法。
2 U形弯轨件冲压成形的基本理论及影响因素
2.1 U形弯轨件常见的成形缺陷
在板材冲压成形的过程中通常会出现起皱、破裂以及回弹等缺陷。
（1）起皱是板材冲压成形中常见的一种问题，如图2.1。在压应力的作用下板料发生变形就是起皱现象，主要影响产品的表面质量。起皱会使产品的表面留下皱痕，装配精度受到影响，而起皱严重的情况，会损伤模具。因此获得高质量的产品，应该严格控制在板料冲压成形过程中的起皱现象。
图2.1 零件起皱现象
（2）破裂情况多是出现在深冲工艺中，如图2.2。在成形工艺的过程中，由于零件的形状、结构复杂，板料变形区的变形程度不同，板材时常会出现因拉应力过大导致零件破裂，影响产品的性能甚至会使产品报废。消除减少零件的破裂现象，必须降低破裂变形区的拉应力。可以采取调整压边力、减小静摩擦系数即改善润滑条件 或是增加辅助工艺等途径。这些方法都是通过改变应力的分布，进而改变板材的流动状态。