冲压件坯料的优化设计方法研究.pdfVIP

第 11 卷 第 6 期 塑性工程学报 Vol 11 　No 6 2004 年 12 月 J OURNAL OF PLASTICIT Y EN GIN EERIN G Dec 　2004 冲压件坯料的优化设计方法研究 (上海交通大学 塑性成形工程系 , 上海 　200030) 　唐炳涛 赵　震 陈　军 阮雪榆 摘 　要 : 本文较为系统地介绍了冲压件坯料的优化设计方法 , 并比较分析了各自的优缺点。相比于其他方法 , 一步 模拟方法效率高、适应面广、功能较强 , 可以在产品的设计之初提供较为丰富的信息 , 因此 , 该方法有着较好的前 景。文章中一步模拟方法采用 CST 薄膜单元和 D KT6 板壳单元 , 这样 , 既可以考虑到面内薄膜内力的作用 , 也可 以叠加弯曲效应对单元的影响, 具有较高的精确度。最后采用实例验证了该方法的有效性和可靠性。 关键词 : 板料成形 ; 坯料优化 ; 一步模拟 中图分类号: TG3863 　　　文献标识码 : A 　　文章编号 :(2004) 考虑摩擦力分布对塑性流动的影响。 1 　前　言 从对滑移线法的叙述表明 , 只有形状相对简单 的冲压件才能建立相应的滑移线场。并且只有在特 在产品设计初期 , 如何方便快捷地获得坯料较 别简单的边界条件下才能从特征方程求解中给出滑 为准确的形状尺寸 , 估计工件的应力应变及厚度分 移线的数学表达式。一般情况下 , 需利用特征方程 布 , 预测板金的成形性能 , 已经愈来愈受到人们的 的数值积分 , 根据给定的边界条件 , 逐点递推 , 求 关注。借助这些信息 , 设计人员可以对工件的形状 得近似滑移线场 , 这种方法是以变换特征线微分方 尺寸、工艺条件等进行规划 , 使得坯料的变形较为 程为有限差分关系式 , 并利用滑移线的特征作为基 均匀 , 减少凸耳及切余量 , 以期达到良好的成形性 础的。因此滑移线法由于数学运算比较复杂而较难 能及品质要求。目前已经涌现许多方法 , 但是其中 在实际生产中推广应用。 各有优缺点。本文首先介绍了其中的主要方法 , 然 2 3 　几何映射法 后引出目前较为有效的优化方法 , 并作了验证。 该方法首先由 RSowerby [4 ]等提出 , 他们认为 , 可以不考虑变形力、应力应变关系及边界摩擦等边 2 　常用的优化设计方法 界条件 , 根据某些假设实现工件到坯料的映射。首 先将木制模型进行网格划分 , 利用坐标测量仪获取 2 1 　经验方法 节点的位置坐标。或者由 CAD 模型在计算机中直接 该方法主要基于一些经验计算公式 , 所以其应 划分网格。假设工件在成形过程中厚度不变 , 变形 用范围受到影响 , 主要应用于形状比较简单的可展 前后网格的面积恒定 , 将三维空间网格向二维平面 冲压件 (如旋转形件、弯曲件、或由这些简单形件 进行映射 , 由此可以推知初始坯料形状和工件的应 ) [5 ] 组合而成的冲压件 。总的