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优化坯料设计满足冲压件加工发展需要

作者：冲压件来源：本站原创发布时间：2021-01-06T08:23:28 浏览量：

冲压件的精度以及质量与坯料的设计息息相关。在产品设计初期，通过获得坯料较为准确的形状尺寸，估计冲压件的应力应变及厚度分布，预测钣金的成形性能，技术人员就可以对冲压件的形状尺寸、工艺条件等进行规划，使得坯料的变形较为均匀，以达到良好的成形性能及品质要求。
目前，常用的坯料优化设计方法有：
滑移线法：滑移线法的基本假设为：板料法兰厚度不变，且处于平面应变状态，材料各向同性，无硬化，不考虑摩擦力分布对塑性流动的影响。只有形状相对简单的冲压件才能建立相应的滑移线场，并且只有在特别简单的边界条件下才能从特征方求解中给出滑移线的数学表达式。一般情况下，需利用特征方程的数值积分，根据给定的边界条件，逐点递推，求得近似滑移线场，这种方法是以变换特征线微分方程为有限差分关系式，并利用滑移线的特征作为基础的。因此滑移线法由于数学运算比较复杂而较难在实际生产中推广应用。
几何映射法：该方法首先由R.Sowerby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节点的位置坐标.或者由CAD模型在计算机中直接划分网格.假设工件在成形过程中厚度不变,变形前后网格的面积恒定,将三维空间网格向二维平面进行映射,由此可以推知初始坯料形状和工件的应力分布.后来J.C. Gerdeen和P.Chen对其进行了进一步研究,将有限元思想引入几何映射,对每个单元实现映射,并开发了两套程序AXIFORMH和FEPFORM分别用来处理轴对称和非对称情况.
经验方法：该方法主要基于一些经验计算公式，所以其应用范围受到影响，主要应用于形状比较简单的可展冲压件(如旋转形件、弯曲件、或由这些简单形件组合而成的冲压件)。总的来说，由经验展开板类件自由曲面的方法都是属于凑合性质的方法，其精度受到使用者经验的丰富程度、所采用的经验公式及具体工艺参数的选择等诸多因数的影响，其准确度有待进一步提高。
　　模拟法：模拟法是在假设条件下，根据许多物理问题数学描述的相似性，通过数学相似理论，采用其它物理介质构成的模型来模拟板料法兰的金属流动。Laplace和Poission方程被广泛用于板料的成形当中。
一步模拟算法：一步模拟算法是20世纪90年代创立的一种坯料优化设计方法。该方法只考虑最终冲压件的形状，已知参数为冲压件的轮廓、原始坯料的厚度，未知参数有坯料的形状及冲压件的厚度。这些参数可由最小化塑性变形功来求得。为了忽略不同变形路径的影响，作了一系列的假设，其中主要的两个方面是：按比例加载；忽略模具和板材的接触边界条件，而改用简化的摩擦边界条件。一步模拟算法能够满足冲压件厂坯料设计的需要，是一种比较有前途的坯料优化设计的方法。
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