沖壓是一種傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù),可考?xì)v史已超過千年焕盟。
傳統(tǒng)沖壓技術(shù)主要是模具和工藝設(shè)計(jì)問題,以銅及銅合金福咙、鋼鐵铣飘、鋁和鋁合金為主要材料。由于這些材料的發(fā)展和應(yīng)用歷史很長(zhǎng)秋孕,性能掌握成熟卤酬,因此沖壓工藝主要依賴模具配合實(shí)現(xiàn),對(duì)材料的依賴性不是很明顯绞胡。
近年來枕娱,隨著汽車、航空航天等工業(yè)的發(fā)展覆逊,很多新材料得到越來越多的應(yīng)用叶素,例如一些難變形沖壓材料:鈦合金、鎂合金波媒、復(fù)合材料和高強(qiáng)鋁合金等屹请。材料科學(xué)和塑性力學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)了沖壓技術(shù)的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展腮鹦,也使過去難以實(shí)現(xiàn)的工藝成為可能癣臭。進(jìn)入21世紀(jì)以來,沖壓技術(shù)逐漸發(fā)展為一門技術(shù)科學(xué)拍嵌,呈現(xiàn)出工藝遭赂、材料、控制一體化的發(fā)展特點(diǎn)横辆。工藝撇他、材料、控制一體化就要求通過物理測(cè)試狈蚤、模擬和數(shù)值模擬掌握材料與工藝的優(yōu)化匹配逆粹,并根據(jù)具體工藝要求實(shí)現(xiàn)工藝控制或在線測(cè)控。
(1)材料性能量化控制僻弹。物理模擬技術(shù)是掌握材料性能獲得量化規(guī)律的必要手段阿浓。較早的物理模擬技術(shù)是使用一些與成形材料性能相似的模擬材料和測(cè)試方法,主要用于解決工藝可行性問題蹋绽。近年發(fā)展起來的一些Gleeble等試驗(yàn)設(shè)備為測(cè)試材料性能提供了更廣泛的可能性芭毙。可進(jìn)行壓縮卸耘、扭轉(zhuǎn)等試驗(yàn)魁跷,模擬各種不同溫度、不同摩擦條件笙铸、不同變形速度條件下的變形加工洗念,獲得材料的各種性能數(shù)據(jù);并根據(jù)這些數(shù)據(jù)獲得材料成形極限和材料本構(gòu)關(guān)系的定量表達(dá)式奖踏,使計(jì)算或模擬的材料塑性變形過程更加準(zhǔn)確可靠提蕴,為沖壓加工的定量控制提供了材料基礎(chǔ)。
〕餍骸(2)沖壓生產(chǎn)智能控制技術(shù)灼镣。近年來,沖壓生產(chǎn)智能控制技術(shù)也是發(fā)展很快的一個(gè)領(lǐng)域抢坯。它在材料丐浑、工藝一體化的基礎(chǔ)上,依據(jù)已有材料和工藝數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)沖壓加工過程的在線控制或智能控制(也稱為自適應(yīng)控制)豫鲁。首先對(duì)材料或工藝參數(shù)建立在線檢測(cè)系統(tǒng)卓据,當(dāng)材料性能或工藝參數(shù)發(fā)生變化或產(chǎn)生波動(dòng)時(shí),由自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng))在線確定相關(guān)參數(shù)的瞬時(shí)量值凛未,并通過計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化軟件(例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法手趣、專家系統(tǒng))確定參數(shù)變化后的最佳工藝參數(shù)組合。自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整工藝參數(shù)后肥荔,可以實(shí)現(xiàn)沖壓工藝過程的自適應(yīng)控制绿渣。新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐漸積累,可進(jìn)一步成為后續(xù)加工過程的工藝優(yōu)化基礎(chǔ)燕耿。
≈蟹(3)科學(xué)的沖壓生產(chǎn)技術(shù)是多種場(chǎng)量的耦合控制。復(fù)雜件沖壓成形要求對(duì)沖壓工藝參數(shù)進(jìn)行場(chǎng)量控制誉帅,有些材料要求場(chǎng)量實(shí)現(xiàn)梯度分布淀散,這是塑性力學(xué)原理與材料性能結(jié)合的需要;溫度場(chǎng)蚜锨、變形速度場(chǎng)档插、摩擦潤(rùn)滑場(chǎng)、材料流動(dòng)趨勢(shì)、材料變形順序(屈服順序)及變形路徑等郭膛。
這些場(chǎng)量也不是恒定的晨抡,是過程變量,因此加熱冷卻措施盏酵、潤(rùn)滑方法與潤(rùn)滑劑慷抛、模具結(jié)構(gòu)、壓邊方式(變壓邊力與多點(diǎn)壓邊)蚊霞、拉深筋和加載方式都是控制場(chǎng)量的重要措施睹协。溫度場(chǎng)的控制可實(shí)現(xiàn)差溫沖壓成形;摩擦梯度場(chǎng)(潤(rùn)滑梯度場(chǎng))也是控制沖壓變形的重要手段姆盲。摩擦可以為沖壓變形材料流動(dòng)提供一定阻力叁利,一般要求盡量減少摩擦力,然而有時(shí)摩擦力也有助于提高材料成形極限盒咪。而且還可以通過模具結(jié)構(gòu)完各、圓角半徑、壓邊方式缤棍、模具間隙、拉深筋和模具分塊控制坯料的受力狀態(tài)猜艇,進(jìn)一步改變坯料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)衅快、材料流動(dòng)趨勢(shì)和材料屈服順序、材料變形順序和材料應(yīng)變歷史跳昼。例如拼焊板沖壓時(shí)般甲,為減小坯料焊縫移動(dòng),使坯料變形均勻鹅颊,一般通過模具凹模凸臺(tái)和變壓變力方式控制沖壓變形過程敷存;而汽車覆蓋件沖壓采用拉深筋已是很普遍的措施。作者提出的可動(dòng)凹模液壓成形技術(shù)因凹模采用分體結(jié)構(gòu)堪伍,使坯料各部位變形順序得到改變锚烦,避免了局部變形過大,顯著提高了成形極限帝雇,可以一道次成形非常復(fù)雜的沖壓件涮俄。
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