【HY一122】0t汽車后底板的沖壓模具設計分析
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- 【HY-122】0t汽車后底板的沖壓模具設計分析摘要
本文研究了客車后底板的沖壓制造過程。使用圓柵格分析和3-D有限元方法，對產生拉深開裂缺陷的最初的沖模設計進行了分析。開裂缺陷是由于壓邊圈下大范圍的金屬限制了向杯狀區域的流動。優化的沖模設計，包括一個分離的沖模面和一個楔形機構組成的凹模結構，目的是在不添加工序的情況下，向杯狀區域提供額外金屬、消除開裂缺陷。這種優化的沖模設計在第一次和第二次拉深的圓柵格分析結果中得到驗證，獲得了合格的拉深面板。
關鍵字：沖壓模具；后底板；開裂；圓柵格分析
1.緒論
一般沖壓過程中的主要缺陷是開裂，在最近的十年中，很多研究都使用了成型極限分析和有限元分析方法來研究開裂問題的起因和解決辦法。自Keeler和Backofen在1963年第一次引入成型極限圖（FLDS），在沖壓車間里它們就已經被廣泛的使用在金屬的結構分析中。即使這個成型過程極快，FLDS也可以顯示出應力并提供一個有用的工具去測定，同時有限元方法能夠精確的計算沖壓部分的分布應力，并且預知是否可能產生開裂缺陷。
一般來說，解決開裂問題的辦法是在主要的拉深過程開始前，向危險地帶提供更多的金屬，這樣可以通過減少壓邊圈的壓力或是改善潤滑條件而達到，但是為了輸送更多的金屬到危險區域，最好最直接的方法是增加一個額外的工序，然而，這個額外的工序會多增加一套模具和額外的勞力從而增加生產成本。
在目前的研究中，優化的模具設計，包括一個分離的沖模面和一個楔形機構組成的凹模結構，目的是為了消除發生在客車面板沖壓過程中的開裂缺陷。這種特殊的模具面和楔形結構能為發生開裂缺陷的危險區域提供額外的金屬，而不增加額外的工序。圓柵格分析和3-D有限元仿真能夠完成開裂缺陷分析的任務。
2.問題描述
客車后面板的設計通常是由兩塊沖壓板焊合在一起，如圖1所示。之所以選擇兩塊板設計是由于開裂往往是發生在拉深成杯狀的壁上，使得沖壓一塊后底板很困難，如圖2所示。開裂的發生是由于在杯壁和壓邊圈之間有一段距離，如圖3中A-B處，這限制了壓邊圈下的金屬流入杯狀區域，同時兩塊板的距離很短，有足夠的金屬能夠輕易地流入杯中從而阻止杯緣的開裂，由于成本的考慮，一塊后底板容易得到，因此開裂問題必須被攻克。
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