基于DYNAFORM 的電器支架翻邊工藝優(yōu)化分析*

黃歡斌，金華軍

（無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214121）

繼電器用鈑金支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量大；還兼作導(dǎo)體使用，需要高的導(dǎo)電率，一般采用純銅材料制作。支架與其它零件有裝配關(guān)系，所以精度要求較高。由于純銅材料價(jià)格貴，所以在試模及生產(chǎn)時(shí)，原材料的節(jié)省是各個(gè)廠家需要重點(diǎn)考慮的問題。DYNAFORM 軟件在板料成形數(shù)值模擬方面功能強(qiáng)大，準(zhǔn)確率較高，主要用于沖壓模具的設(shè)計(jì)和開發(fā)，可幫助用戶減少模具開發(fā)的時(shí)間和試模周期，降低了生產(chǎn)高質(zhì)量沖壓件的成本[1，2]。

本文使用DYNAFORM 軟件模擬支架沖壓工序中重要的翻邊工序，得到的工藝參數(shù)值，不僅能供前期設(shè)計(jì)使用，也能為生產(chǎn)過程中驗(yàn)證工藝方案的合理性提供參考。

1 零件分析及排樣

圖1 為支架零件簡(jiǎn)圖，要求翻邊孔邊緣不開裂，彎曲回彈小于1°，材料為T2。Y2 態(tài)的純銅沖壓性能良好，冷加工變形后，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，其強(qiáng)度指標(biāo)增加，塑性指標(biāo)降低，對(duì)電性能影響不大[3]，符合繼電器結(jié)構(gòu)件的使用要求。由于生產(chǎn)批量大，采用生產(chǎn)效率高的級(jí)進(jìn)模；排樣方式采用錯(cuò)位雙排，中間載體，料寬為30，步距為9，材料利用率約為56%；為了提高送料精度，采用側(cè)刃和導(dǎo)正銷定位，見圖2?？梢钥闯龇吂ば蚝蛷澢ば蜉^難控制成形質(zhì)量，本文只討論翻邊工序。

圖1 支架簡(jiǎn)圖

2 翻邊工藝分析

圓孔翻邊工序的難點(diǎn)是圓孔邊緣易開裂，影響翻邊工藝的因素很多，對(duì)于生產(chǎn)來說，材料往往是客戶要求，不容改變。本文主要從沖壓工藝考慮，模具間隙、壓邊力、預(yù)制孔直徑等對(duì)翻邊成形質(zhì)量的影響，采用正交實(shí)驗(yàn)的方式，找出最優(yōu)化的工藝參數(shù)組合。

圖2 排樣圖

表1 翻邊工藝參數(shù)正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

表2 純銅材料力學(xué)性能參數(shù)

圖3 壓邊力對(duì)減薄率的影響

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算預(yù)制孔直徑、模具間隙及壓邊力，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)表，見表1。為了提高模擬精度，工具和板料的網(wǎng)格最大尺寸0.2，最小尺寸0.1，弦高誤差0.05，工具合模速度采用較低的200mm/s。采用37#材料模型，表2 為T2 的材料參數(shù)。

制件減薄率見表1，預(yù)制孔直徑為?1.6（前三組）時(shí)的減薄率與其它尺寸相比最低；再比較模具單邊間隙可知，當(dāng)間隙為0.8 時(shí)，各組別的減薄率值都最小，而表中壓邊力則對(duì)減薄率的變化無明顯規(guī)律?？芍A(yù)制孔直徑采用?1.6，模具單邊間隙采用0.8 較為合適，在此基礎(chǔ)上分析壓邊力從2000N 變化到5500N（間隔500N）對(duì)翻邊工藝的影響。由圖3 分析結(jié)果可知，當(dāng)壓邊力為4500N時(shí)，減薄率最少。故最終確定翻邊工藝參數(shù)為預(yù)制孔直徑?1.6，模具單邊間隙 0.8，壓邊力在 4000～5000N 之間較為合適。

圖4 為預(yù)制孔直徑?1.6，模具單邊間隙0.8，壓邊力在4500N 時(shí)的FLD 圖，由于翻邊間隙偏大，所以材料受到的拉應(yīng)力不足夠，導(dǎo)致凸緣變形區(qū)有起皺趨勢(shì)。但材料整體處于安全區(qū)域，其它區(qū)域的材料對(duì)其有支撐、減輕作用，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)未見此處起皺。

圖4 翻邊工序FLD 圖

圖5 翻邊力預(yù)測(cè)

圖6 翻邊模具

3 翻邊模具設(shè)計(jì)

翻邊系數(shù)m=d0/D=1.6/3.48=0.46>極限翻邊系數(shù)mmin=0.22，可以一次翻邊成形。使用模擬結(jié)果的reforc 文件查看凸模在沖壓方向上的受力約為7000N，見圖5。根據(jù)物體間相互作用力原理，凸模對(duì)板料的作用力，即翻邊力約為7000N[4]。圖6 為翻邊模具裝配圖，采用圓弧形凸模，則材料變形時(shí)最大等效應(yīng)力和引起破裂的最大周向應(yīng)力都會(huì)減小，有利于材料變形[5-6]。

4 結(jié)束語

電器支架雖然形狀較為簡(jiǎn)單，但由于純銅材料昂貴，所以在生產(chǎn)時(shí)為了節(jié)約成本，應(yīng)盡量減少試模次數(shù)。使用DYNAFORM 軟件模擬翻邊工藝，得到初步的工藝參數(shù)，為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)及試模提供有價(jià)值的參考。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)確實(shí)采用了預(yù)制孔直徑1.6，模具間隙0.75（比模擬值0.8 略?。┑墓に噮?shù)。