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探究汽车钢圈轮辐制造之恋缺陷的原因及解决办法
http://www.diamondswheel.com 发布时间:2014年12月18日 阅读:2768

微型汽车钢圈作为微型汽车零部件中的重要组成部分,起着固定汽车车轮的作用,可称之为微型汽车的“鞋”目前,微型汽车钢圈行业的竞争与日俱增,因此如何在生产中应用先进科学技术,提高自身产品质量与核心竞争力是汽车钢圈企业亟待解决的问题。

对于钢圈轮辐来说,由于其结构复杂工艺多,往往会造成相应的制造质量缺陷,所以本文以某小型钢圈为研究对象,试图通过成型过程模拟的方法找出由于制造原因引起的厚度的减薄量及相关偏差位置

1成型机理及力学参数计算

轮辐在成型过程中常出现的缺陷主要包括翻边处的过量减薄、传力区的拉裂、凸台区域的开裂等起皱是由切向压应力引起板料失稳而产生弯曲;拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起的板料断裂因此,为了合理选用冲压设备和设计拉深模具,必须确定拉深成形过程中的压边力、拉深力等参数,合理的压边力可以解决拉深过程中的起皱问题,大小可用式(1)计算:

Q=F.q(1)

式中,

F为压边的面积(mm2);

q为单位压边力,(MPa)

对于拉深力,生产中常采用式(2)的经验公式计算:

P=LtσbK(2)

式中,

L为坯料的横截面周边长度,mm;

f为板料厚度,mm;

σb为坯料的抗拉强度,MPa;

K为修正系数

为了直观地了解轮辐的成形过程,本文在理论的基础上,采用有限元仿真的方法对钢圈轮辐的成形过程进行仿真分析,以获取钢圈轮辐的成形特性。

2轮辐成型过程模拟

该制件外形流畅,采用合理的冲压方向不会出现冲压负角在成形过程中需要添加工艺补充面来弥补制件在冲压工艺中的不足,包括制件内部填充孔洞的内工艺补充面以及沿制件外轮廓的外工艺补充面通过计算,本次成形过程需要采用压边圈在成形过程中还需根据实际成形情况确定是否采用拉延筋,以确保制件质量

2.1有限元模型的建立

在UG中利用曲面特征操作建立钢圈轮辐的三维模型,如图l所示以igs格式输出到Dynaform中进行成形分析

将钢圈轮辐的CAD模型导入Dynaform软件后,选择合适的单元尺寸,对模型进行网格划分,并进行网格检查和修补

2.2凸模网格划分及坯料生成

待上述有限元模型导入完毕后,对凸模的中面划分网格,划分过程中运用ModelCheck/Repail-命令对其网格质量进行检查并对不收敛的网格部分进行修改。采用Dynaform软件中坯料工程模块可以方便地反求出大小和形状,并对坯料进行网格划分,划分完毕网格后的毛坯如图2所示。

2.3凹模网格生成与成型条件的定义

运用求解命令,在凸模的基础上结合工艺补偿面生成凹模,并对凹模划分网格,然后根据表l所示参数对凸模、凹模和毛坯进行定义,定义完成后的预览图如图3所示

2.4提交求解

在设置求解器参数后,生成求解器的输入文件,提交给求解器进行计算

3仿真结果分析

成型条件定义完毕后,对压型I序的成型结果进行计算,可得如图4所示的成型极限图和如图5所示的减薄量云图。成型过程中材料厚度为2.17mm~3.75mm。

由轮辐的厚度减薄云图可知,轮辐在成型过程中轮辐传力区的厚度基本不变,减薄区主要集中在变形区,变形区的减薄量从大至小依次为圆孔凸台上表面、凸台和圆孔凸台圆角处、大凸台上表面、大凸台与圆孔凸台边缘、成型凸缘内表面,成型轮辐边缘,及轮辐成型凸缘外表面为增厚区,且轮辐边缘增厚较多。

单纯的成型极限图和减薄量云图只能对钢圈轮辐的成型过程进行大概的预估,但为了达到指导后续修模的目的就需要对成型后轮辐每个具体区域的减薄量进行测量、运用DVnaform中的标注命令对如图6所示的各区域进行标注,每个区域选取四个点标注,对标注点的数值进行统计即可测量获得如表2所示的各区域的具体减薄量。

根据表2中的相关数据可以发现凸台的上表面与凸台的圆角处存在较大的减薄,故修模的重点是对模具上所对应的区域进行相应的修整。

4结束语

本文运用Dynaform软件对轮辐的成型过程进行了仿真,获得了轮辐整体的成型极限图、减薄量云图及具体位置的减薄量数据,为后续模具上所对应区域的修整提供了参考

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