球底筒形件表面摩擦系数对拉深成形影响的数值模拟.pdfVIP

文章编号 ：1672—0121(2014)06—0062—04 球底简形件表面摩擦 系数对拉深成形影 响的数值模拟 杨守军 。陈政 弘 ，王红彬 ，赵福成 ，王瑞平 1,2 (1．宁波吉利罗佑发动机零部件有 限公司，浙江 宁波 315336； 2．浙江 吉利罗佑发动机有 限公司 ，浙江 宁波 315800) 摘要 ：通过 ABAQUS软件对球底筒形件拉深过程进 行数值模 拟 ，得到球底筒形件模 具表面摩擦 系数对 成形件 厚度和材料流动性具有重要影响 ，且模具表面存在最优 的摩擦 系数分布 。基于此 ，采用均匀试验 ，对模 具表面 的摩擦 系数进行优化组合 。模 具表面摩擦 系数优化组合后 ，成形件 的最大减薄率 降低 了 26．54％，成形 件 的厚度分布更加均匀 ，均匀度提高 24．87％；模拟结果为模具表 面摩擦系数 的主动优化设计制造提供理论 依 据 。 关键词 ：冲压成形 ；筒形件 ；拉深 ；数值模拟 ；摩擦 系数 ；优化设计 中图分 类号 ：TG386．3*2 文献 标识 码 ：A 1 引言 置 ，如 图 1所示 。主要尺寸如下 ：凸模球头半径 SR16 金属板材冲压技术被广泛应用于 国民生产 的各 mm；凹模直径 34mm，凹模 圆角 R5mrn；压边 圈直径 行各业 ，拉深是最重要 的成形工序之一 ，被 国内外学 34mm，圆角 R5mm。 者 所关注 。拉 深 成形件 常 见 的失 效形 式有 起 皱和 拉 由于球底筒形件为轴对称 图形 ，因此取模 具与 裂 ，为 了降低成形件 的失效率 ，科研工作者做 出了很 板料 的 14／建立有 限元模 型 ，如 图 2所示 。凸模 、凹 多尝试 和努 力 ，但 结果 仍 不能满 足现 实 的要求 。 模 以及压边 圈设为 刚体 ，单元类 型为 4节 点三维线 经研究发现 ，对板料变形有影响的诸多因素 中 ， 性 刚体单元 R3D4；板料设 为变形体 ，单元类 型为 4 摩擦和润滑状态 占有举足轻重 的地位 。摩擦 显著影 节 点 四边形有 限薄膜应变线性减缩积分壳单元 S4R。 响着成形件 的厚度和应变分布 。接触表面 间的有效 的润滑能够提高板料 的成形性 能和成形件 的质量 ， 另外还 能够 减少 模具 的磨 损 。 已有许 多学者开始研 究摩擦在金属板料成形过 程 中的作 用 。但是 绝大 多数 数值模 型 中 ，摩 擦 系数均 设为常数 ，并没有考虑模 具表面与板料之 间摩擦 系 数 随拉深过程 的变化 。本文结合均匀设计 的方法 ，通 图 1 模具、板料二维示意图 图2 有限元模型 过 ABAQuslO．o模拟软件 寻找 出球底筒形件模 具表 2．2 模 拟方 案 面最佳 的摩擦 系数分布 ，并对 比优化前后拉深成形 模拟 时板料为 5US304不锈钢 ，板料 厚度 1mm， 件厚度 的变化 ，为 以后模 具表面摩擦 系数 的主动优 直径 28ram，材料各 向同性 ，材料 的屈服准则采用 化设计提供理论依据 。 Mises屈服准则 ，密度 7．93~10kg／mm ，弹性模量 E= 230000MPa，泊松 比0．28，材料 的初始屈服应力 254．3 数值 模拟 MPa，材料 的应力与应变关系[2l如 图 3所示 。主要 冲 有 限元 模 型 压32艺参数 ：凸模行程 L=20