模切板刀片復(fù)合彎曲成形中的回彈研究
一、引言
包裝、玩具、汽車等工業(yè)部門中要大量使用模切板稠臣，模切板刀片是由彈簧鋼片經(jīng)復(fù)合彎曲成形而成。復(fù)合彎曲成形就是利用設(shè)備對(duì)金屬板料多次彎曲灾纱，在彎曲過程中控制每次彎曲的角度爵倚、板料的進(jìn)給量等參數(shù)，從而得到復(fù)合彎曲的異形件的一種工藝肌蝶。復(fù)合彎曲成形屬累積局部成形韵绿，它不需模具狂篇，生產(chǎn)柔性大，只要通過控制合理的工藝參數(shù)就可使板料的側(cè)面形狀逼近復(fù)雜的曲線形狀如圖1赁栈，而且可實(shí)現(xiàn)成形過程的自動(dòng)控制岗屏，特別適合小批量、多品種的模切板刀片的生產(chǎn)漱办。 回彈是金屬板料彎曲成形的一個(gè)主要缺陷这刷。由于金屬板料在彎曲成形時(shí)總是伴隨著彈性變形，因此卸載后的回彈不可避免娩井。如何預(yù)測(cè)彎曲成形卸載后的回彈大小暇屋，以提高產(chǎn)品的尺寸精度就變得異常重要。由于影響回彈的因素很多洞辣，因此運(yùn)用常規(guī)的方法計(jì)算回彈值比較困難咐刨。金屬材料彎曲成形有限元模擬技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題提供了強(qiáng)有力的手段，運(yùn)用有限元分析可實(shí)現(xiàn)對(duì)彎曲成形過程的仿真扬霜，從而分析和預(yù)測(cè)彎曲過程中缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展定鸟。
二、模切板刀片復(fù)合彎曲成形過程
圖2為模切板刀片復(fù)合彎曲成形示意圖著瓶。模切板的刀片由厚度為0.71mm的彈簧鋼板彎曲而成联予，板料在內(nèi)環(huán)中以一定的進(jìn)給量間歇送進(jìn)，外環(huán)繞內(nèi)環(huán)往復(fù)旋轉(zhuǎn)材原，旋轉(zhuǎn)到一定角度后與板料接觸迫使其產(chǎn)生彎曲變形偏团，外環(huán)不同的旋轉(zhuǎn)角度使板料產(chǎn)生不同的復(fù)合彎曲變形，控制外環(huán)每次的旋轉(zhuǎn)角度就可以成形所需形狀的刀片猎递。只要在成形過程中選擇合適的進(jìn)給量库忽、單次的彎曲角度等就可以使截面形狀逼近復(fù)雜的曲線形狀。由于經(jīng)多次彎曲杉漓，每次彎曲后都要發(fā)生回彈蛉渡，如不加以控制，由于回彈造成的累積誤差將很大沐喘，嚴(yán)重影響了刀片的成形精度。
影響回彈的因素很多抢却，例如材料的機(jī)械性能、板料的幾何尺寸踪钞、彎曲半徑的大小等在贸。利用有限元分析可綜合考慮以上各種因素的影響，從而較準(zhǔn)確地計(jì)算回彈值泼司。由于板料的寬度遠(yuǎn)大于其厚度绑莺，因此模切板刀片的彎曲變形屬平面應(yīng)變問題暖眼，可將其成形過程簡(jiǎn)化為二維問題進(jìn)行分析。本文利用大型非線性有限元軟件MARC對(duì)模切板刀片彎曲成形過程中的回彈進(jìn)行了分析纺裁。建立了外環(huán)轉(zhuǎn)角诫肠、內(nèi)環(huán)圓角半徑與板料回彈角度的關(guān)系。
1.外環(huán)轉(zhuǎn)角與板料回彈角度的關(guān)系
圖3表示出了外環(huán)轉(zhuǎn)角θ(在一次彎曲過程中欺缘，外環(huán)從初始位置到彎曲結(jié)束時(shí)所轉(zhuǎn)過的角度)與板料彎曲回彈角度Δα(Δα＝α-α1)的關(guān)系栋豫，其中點(diǎn)劃線為其擬和曲線。在較小的外環(huán)轉(zhuǎn)角下谚殊，彎曲變形小丧鸯，回彈也較小嫩絮；隨著外環(huán)轉(zhuǎn)角的逐漸增大丛肢，板料的彎曲變形加劇，其回彈也隨之增大剿干，但隨著彎曲角度的進(jìn)一步增大摔踱，回彈值卻有所下降，這主要是因?yàn)殡S著塑性變形的進(jìn)一步加劇怨愤，彈性變形在整個(gè)變形中所占的比重降低士怒，從而使板料的回彈值下降。從圖3看出乒稚，當(dāng)外環(huán)轉(zhuǎn)角為45°時(shí)眷赂，板料彎曲回彈角度達(dá)到9.4°，因此回彈對(duì)整個(gè)復(fù)合彎曲成形精度影響極大咐笙，必須加以控制屑墓。
2.內(nèi)環(huán)圓角半徑與板料回彈角度的關(guān)系
在模切板成形過程中芹菱，內(nèi)環(huán)圓角半徑R對(duì)其影響很大。在外環(huán)轉(zhuǎn)角相同的情況下瘦涵，R值小時(shí)桩垫，所獲得的板料彎曲角度小于R值大時(shí)的板料彎曲角度，即小的R值時(shí)能使板料產(chǎn)生較大的彎曲變形雪隧；另一方面西轩，R值小時(shí)，卸載后板料相應(yīng)的回彈角度增大如圖4脑沿。
四、結(jié)論
(1)依據(jù)所建立的外環(huán)轉(zhuǎn)角θ與板料彎曲回彈角度Δα的關(guān)系祠汇，在模切板的復(fù)合彎曲成形過程中仍秤，控制外環(huán)轉(zhuǎn)角就可補(bǔ)償回彈對(duì)成形精度的影響，從而可大大提高模切板刀片的成形精度可很。
(2)在同樣的外環(huán)轉(zhuǎn)角下诗力，減小內(nèi)環(huán)圓角半徑R，可獲得較大的彎曲變形我抠，但相應(yīng)的回彈角度也增大苇本。
參考文獻(xiàn)
1王孝培.沖壓手冊(cè)(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.
2肖軍钾独，李尚健.金屬材料彎曲成形計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)展.塑性工程學(xué)報(bào)号嵌，1997，4(2)：3～7
包裝、玩具、汽車等工業(yè)部門中要大量使用模切板稠臣，模切板刀片是由彈簧鋼片經(jīng)復(fù)合彎曲成形而成。復(fù)合彎曲成形就是利用設(shè)備對(duì)金屬板料多次彎曲灾纱，在彎曲過程中控制每次彎曲的角度爵倚、板料的進(jìn)給量等參數(shù)，從而得到復(fù)合彎曲的異形件的一種工藝肌蝶。復(fù)合彎曲成形屬累積局部成形韵绿，它不需模具狂篇，生產(chǎn)柔性大，只要通過控制合理的工藝參數(shù)就可使板料的側(cè)面形狀逼近復(fù)雜的曲線形狀如圖1赁栈，而且可實(shí)現(xiàn)成形過程的自動(dòng)控制岗屏，特別適合小批量、多品種的模切板刀片的生產(chǎn)漱办。 回彈是金屬板料彎曲成形的一個(gè)主要缺陷这刷。由于金屬板料在彎曲成形時(shí)總是伴隨著彈性變形，因此卸載后的回彈不可避免娩井。如何預(yù)測(cè)彎曲成形卸載后的回彈大小暇屋，以提高產(chǎn)品的尺寸精度就變得異常重要。由于影響回彈的因素很多洞辣，因此運(yùn)用常規(guī)的方法計(jì)算回彈值比較困難咐刨。金屬材料彎曲成形有限元模擬技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題提供了強(qiáng)有力的手段，運(yùn)用有限元分析可實(shí)現(xiàn)對(duì)彎曲成形過程的仿真扬霜，從而分析和預(yù)測(cè)彎曲過程中缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展定鸟。
二、模切板刀片復(fù)合彎曲成形過程
圖2為模切板刀片復(fù)合彎曲成形示意圖著瓶。模切板的刀片由厚度為0.71mm的彈簧鋼板彎曲而成联予，板料在內(nèi)環(huán)中以一定的進(jìn)給量間歇送進(jìn)，外環(huán)繞內(nèi)環(huán)往復(fù)旋轉(zhuǎn)材原，旋轉(zhuǎn)到一定角度后與板料接觸迫使其產(chǎn)生彎曲變形偏团，外環(huán)不同的旋轉(zhuǎn)角度使板料產(chǎn)生不同的復(fù)合彎曲變形，控制外環(huán)每次的旋轉(zhuǎn)角度就可以成形所需形狀的刀片猎递。只要在成形過程中選擇合適的進(jìn)給量库忽、單次的彎曲角度等就可以使截面形狀逼近復(fù)雜的曲線形狀。由于經(jīng)多次彎曲杉漓，每次彎曲后都要發(fā)生回彈蛉渡，如不加以控制，由于回彈造成的累積誤差將很大沐喘，嚴(yán)重影響了刀片的成形精度。
圖2模切板刀片復(fù)合彎曲成形示意圖
1.板料2.內(nèi)環(huán)3.外環(huán)
α1-板料彎曲角(回彈前)α-板料彎曲角(回彈后)
影響回彈的因素很多抢却，例如材料的機(jī)械性能、板料的幾何尺寸踪钞、彎曲半徑的大小等在贸。利用有限元分析可綜合考慮以上各種因素的影響，從而較準(zhǔn)確地計(jì)算回彈值泼司。由于板料的寬度遠(yuǎn)大于其厚度绑莺，因此模切板刀片的彎曲變形屬平面應(yīng)變問題暖眼，可將其成形過程簡(jiǎn)化為二維問題進(jìn)行分析。本文利用大型非線性有限元軟件MARC對(duì)模切板刀片彎曲成形過程中的回彈進(jìn)行了分析纺裁。建立了外環(huán)轉(zhuǎn)角诫肠、內(nèi)環(huán)圓角半徑與板料回彈角度的關(guān)系。
1.外環(huán)轉(zhuǎn)角與板料回彈角度的關(guān)系
圖3表示出了外環(huán)轉(zhuǎn)角θ(在一次彎曲過程中欺缘，外環(huán)從初始位置到彎曲結(jié)束時(shí)所轉(zhuǎn)過的角度)與板料彎曲回彈角度Δα(Δα＝α-α1)的關(guān)系栋豫，其中點(diǎn)劃線為其擬和曲線。在較小的外環(huán)轉(zhuǎn)角下谚殊，彎曲變形小丧鸯，回彈也較小嫩絮；隨著外環(huán)轉(zhuǎn)角的逐漸增大丛肢，板料的彎曲變形加劇，其回彈也隨之增大剿干，但隨著彎曲角度的進(jìn)一步增大摔踱，回彈值卻有所下降，這主要是因?yàn)殡S著塑性變形的進(jìn)一步加劇怨愤，彈性變形在整個(gè)變形中所占的比重降低士怒，從而使板料的回彈值下降。從圖3看出乒稚，當(dāng)外環(huán)轉(zhuǎn)角為45°時(shí)眷赂，板料彎曲回彈角度達(dá)到9.4°，因此回彈對(duì)整個(gè)復(fù)合彎曲成形精度影響極大咐笙，必須加以控制屑墓。
圖3外環(huán)轉(zhuǎn)角θ與板料彎曲回彈角度Δα的關(guān)系
2.內(nèi)環(huán)圓角半徑與板料回彈角度的關(guān)系
在模切板成形過程中芹菱，內(nèi)環(huán)圓角半徑R對(duì)其影響很大。在外環(huán)轉(zhuǎn)角相同的情況下瘦涵，R值小時(shí)桩垫，所獲得的板料彎曲角度小于R值大時(shí)的板料彎曲角度，即小的R值時(shí)能使板料產(chǎn)生較大的彎曲變形雪隧；另一方面西轩，R值小時(shí)，卸載后板料相應(yīng)的回彈角度增大如圖4脑沿。
圖4內(nèi)環(huán)圓角半徑與板料回彈角度的關(guān)系
1.內(nèi)環(huán)2.板料3.內(nèi)環(huán)圓角半徑
四、結(jié)論
(1)依據(jù)所建立的外環(huán)轉(zhuǎn)角θ與板料彎曲回彈角度Δα的關(guān)系祠汇，在模切板的復(fù)合彎曲成形過程中仍秤，控制外環(huán)轉(zhuǎn)角就可補(bǔ)償回彈對(duì)成形精度的影響，從而可大大提高模切板刀片的成形精度可很。
(2)在同樣的外環(huán)轉(zhuǎn)角下诗力，減小內(nèi)環(huán)圓角半徑R，可獲得較大的彎曲變形我抠，但相應(yīng)的回彈角度也增大苇本。
參考文獻(xiàn)
1王孝培.沖壓手冊(cè)(第2版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.
2肖軍钾独，李尚健.金屬材料彎曲成形計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)展.塑性工程學(xué)報(bào)号嵌，1997，4(2)：3～7
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