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Int J Adv 制造技术（2002 年）19:253–259 2002年施普林格出版社伦敦有限公司
在一冲压模具的设计分析绘制壁起皱 F.-K.陈和Y.-C.廖
机械工程学系，国立台湾大学，台北，台湾
起皱发生在冲压方锥形杯和阶梯式矩形杯进行了研究。一个共同的起皱的这两种类型的特点是，皱纹被发现在墙上的画是比较支持。在冲压一个锥形方盒，其效果工艺参数，如模具间隙和压边力，对起皱的发生是检查使用量有限元模拟。仿真结果表明，大模具的差距，更严重是皱纹，而这种无法抑制起皱通过增加压边力。在分析起皱，在发生冲压一个阶梯式矩形杯，实际生产部分具有几何相似类型进行了检查。皱纹在墙上画的发现，是由于不平衡拉伸的钣金冲头之间的和一步的优势。一个最佳的模具设计的目的是为了消除皱纹是决心用有限元分析。该良好的模拟结果之间的协议和那些在防皱生产环节观察验证精度的有限元分析，并演示利用冲压模具用有限元分析设计。
关键词：画壁皱纹;冲压模具;阶梯式矩形 杯子;方锥形杯
1、简介
起皱是板材的，在发生重大缺陷之一金属成型工艺。对于这两种功能和视觉的原因，皱纹通常不会在一个完成的部分可以接受的。有三种类型的皱纹中经常发生表金属成型过程：法兰起皱，墙面起皱，和弹性屈曲由于剩余未变形区弹性压应力。在冲压成型操作一个复杂的形状，画壁起皱是指在模具型腔occurrenceof皱纹。由于在墙体板材面积相对不支持该工具，是消除墙皱纹比法兰抑制更加困难皱纹。这是众所周知的，额外的拉伸在不支持的墙体面积材料可以防止起皱，这样就可以在实践中取得通过增加压边力，但过度的拉伸应力的应用导致失败的撕裂。因此，压边力必须躺在一个狭窄的范围内，在此之上必须制止皱纹一方面，下面这里面产生断裂为另一方。这种压边力窄幅是难以确定。对于发生在中央皱纹部分地区的加盖有一个复杂的形状，一个可行的对压边力范围甚至不存在。为了审查的机制的形成皱纹，吉田等人。[1]建立了测试中，薄板被非均匀沿其对角线一捉襟见肘。他们还提出了一个近似的理论模式，即起皱的发病是由于造成的弹性屈曲横向发展的压应力在非均匀应力场。禹等。[2,3]研究了皱纹问题两个实验和分析。他们发现，起皱有两个可能发生根据周波他们的理论分析，而实验结果显示四到六个皱纹。Narayanasamy和索尔比[4]研究了板材起皱它通过绘制时一个圆锥形模具采用平底和半球端拳。他们还企图等级的属性似乎抑制起皱。这些努力主要集中在起皱有关的问题与简单形状的成型操作只等作为循环杯。在90年代初，成功应用三维动态/显式有限元法在钣金形成过程中所作的分析成为可能起皱在冲压复杂形状复杂的问题。在目前的研究中，三维有限元法进行分析对金属流动的影响造成的工艺参数皱纹同时在一个锥形平方米冲压画墙杯，以及一个阶梯式矩形的一部分。阿方锥形杯，如图所示。1
（一），有一个倾斜利用每一个杯子，一面墙上，类似现有的一个圆锥形杯子。在冲压过程中，板材
墙上的画是比较不支持，并thereforeprone到起皱。在本研究中，各种效果对起皱工艺参数进行了研究。在对阶梯式矩形件的情况下，如图所示。1（b）项，另一种类型是观察起皱。为了估计有效性的分析，实际生产的一部分，加强几何进行了检查，在本研究中。该对起皱的原因是决心用有限元分析，模具设计和优化，提出了消除皱纹。模具设计，从有限元分析得到通过观察，验证实际生产的一部分。
图 1。(A)圆锥的形和(b)阶梯草绘
矩形杯。
2。有限元模型
模具的几何形状，包括冲压，模具和压边，设计采用了CAD软件的Pro /工程师。无论是三节点和4节点壳元素采用上述工具生成的网格系统使用相同的CAD程序。对于有限元模拟，该工具被认为是刚性的，以及相应的目仅用于定义刀具几何andare应力分析没有。同样的CAD程序以4-节点壳单元被用来构建网格系统工作表的空白。图2显示了网格系统为一套完整的工具和片空白中所用冲压一个锥形方盒。由于对称条件，只有在广场杯四分之一进行了分析。在模拟，工作表的空白被放在空白持有人模具是下移打击针对空白工作表压边。冲头，然后上升到绘制工作表金属进模腔。为了进行精确的有限元分析，实际应力应变关系的钣金需要作为输入数据的一部分。在本研究中，板材深冲质量是用在模拟。拉伸测试已进行了沿面切标本正好与轧制方向（0 °），角度在45 °和90 °，滚动的方向。平均流变应力，从计算公式（0 2 45 90）/ 4，每年真应变测量，如图所示。3，用于模拟的锥形方杯的冲压件和也为阶梯式矩形杯。所有在本研究中进行了模拟运行在一个SGI工作站靛蓝二利用有限元程序 PAMFSTAMP。要完成所需的输入数据集
图。2。有限元网格。
图。3。对于板材的应力应变关系。
3。锥形皱褶广场杯
一份草图，显示一些相关的锥形尺寸方杯如图所示。1（a）条。图看。1（a）项，长度每平方米冲头端（2Wp），模具开口处（后轮驱动），和绘图高度（H）被认为是作为影响起皱至关重要的方面。半之间的模具型腔尺寸的差异开放和冲顶被称为在模具间隙
（七）目前的研究，即Ğ Wd中可湿性粉剂。相对的程度不支持在墙上画可能是由于板材到死的差距，皱纹都应该被抑制通过增加压边力。两者的影响死的差距和涉及边力的发生在一个锥形方盒是冲压起皱考察了以下几个部分。3.1冲模间隙的影响
为了探讨关于死亡的起皱隙的影响，冲压一个锥形方盒三个不同的模具20毫米的差距，30毫米和50毫米模拟。在每一个
仿真，模腔开放固定为200毫米，而 杯提请同一高度为100毫米。钣金
在所有三个模拟使用的是一个380毫米380毫米平方 板材厚度为0.7毫米，为应力应变曲线 材料如图。3。
仿真结果表明，在所有发生起皱 三锥形方杯，形状的模拟
制定了50毫米的差距杯模具图所示。4。这是 看到图。四是皱纹分布在绘图 特别是在墙面和相邻的角落明显 墙壁。有人建议，皱纹是由于大
不支持的区域时，在冲压过程中画墙，另外，边长冲头与模具cavityopening是不同的，由于模具的差距。钣金 拉伸之间的冲头与模具型腔的肩膀 变得不稳定由于存在横向的压 应力。无约束的薄板拉伸
根据压缩似乎是为起皱的主要原因 在绘制墙。为了比较的结果
三种不同的模具间隙，两个主应变比
介绍，作为最小/最大，其中最大和最小是 主要和次要的主要品种，分别为。霍斯福德 和卡德尔[5]表明，如果绝对值是 大于某一临界值，起皱应该发生，和绝对值越大，就越是 起皱的可能性。
沿断面在同一的MN是标示图。4，比较彼此的 与压边力为100千牛的冲压工艺 600千牛。仿真结果表明，沿值
横截面的MN是标示图。4，绘制图。6种情况。据悉，从图。6，该截面波纹
这两种情况是相似的。这表明，压边 部队在不影响对起皱的发生冲压 一个锥形方盒，因为皱纹的形成 主要是由于大面积的不支持的墙画 其中大压横向应力存在。该压边 警队已没有对不稳定模式的影响 材料之间的冲头与模具型腔的肩膀
图。4。在一个锥形方盒起皱（七50毫米）。图。5。值沿横截面的ME的。实际生产具有这种类型的一部分 几何进行了检查，在本研究中。该材料 这部分生产用的是0.7毫米厚，压力 从拉伸应变关系试验得到如图。3。对于这种生产过程中的冲压车间 冲压件包括由修整后深冲。
在拉深过程中，任何受雇绘制珠
模具表面，以促进金属流动。然而，由于 角落里的小冲头半径和复杂的几何形状，一 分裂发生在冲顶边和皱纹
发现发生在实际生产中的一部分画墙，如图所示。7。这是从图。7的皱纹 分布在墙上画，但更严重的在拐角处
在台阶边缘，如标注由AE的图。1（b）项。金属被撕裂沿整个冲头的顶部边缘，如图所示。7，形成分裂。
为了提供一个进一步了解的变形
工作表的空白，在冲压过程中，有限元法 进行了分析。有限元模拟
在首先进行的原始设计。模拟
该部分的形状是由图所示。8。据悉，从图。
八是在部分上边缘网格stretchedsignificantly，而且皱纹也分布在墙上画，类似的发现在实际的一部分。小冲头半径，如沿边缘的半径
Aé标示图。1（b）项。布满皱纹 图所示的形状。10。这提供了有价值的信息 为模具设计可能修改。
一种起皱的发生原因初步推测 是冲头之间的不平衡拉伸板材 角半径和步骤角半径d，如上
图。1（b）项。因此，模具设计进行修改 在哪个角落的步骤被切断，如图所示。11，使拉伸条件改变毫不逊色，这
允许更多的延伸到通过增加台阶边缘应用。然而，皱纹仍发现在画墙
杯。这一结果意味着，皱纹也推出，是因为 之间的优势和整体冲头拉伸不均匀
整个步骤的边缘，不仅冲角之间的变化与步骤角落。为了验证这一想法，两处修改 模具的设计进行了建议：一是切断全音 关闭，另一种是增加一个图形操作，即
就是要绘制所需的形状使用两个绘图操作。前者的方法模拟图所示的形状。
12。由于较低的步骤是切断，绘图过程 很相似，但一矩形杯引伸，如图
图。12。它被认为是图。12个被淘汰的皱纹。在这两个合作绘制的过程中，表是空白
首先吸引到更深一步，如图所示。13
（一）。随后，下步形成于第二次抽奖
运作，而当时获得所需的形状，如图所示
图。13（b）项。它清楚地看到图。13（b）该加强 矩形杯可制造不起皱，由
二，操作绘制过程。还应该指出，在两操作绘制过程中，如果一个相反的顺序 应用，也就是下一个步骤是先形成然后是 由更深一步，更深一步的边缘图，由A所示图-B标准。1（b）项，很容易撕裂，因为 金属不能轻易流过模腔进入下台阶。有限元模拟表明，模具
设计所需的冲压用阶梯式矩形杯
一个单一的绘制操作几乎没有实现。然而，制造成本预计要远远高于对twooperation 拉丝工艺由于模具成本和额外 运营成本。为了保持较低的制造
成本，零件设计工程师作出适当形状的变化，并修改了模具设计根据有限elementsimulation结果切断下台阶，如图所示。12。随着修改后的模具设计，冲压模具的实际 生产制造和生产部分
发现无皱纹，如图所示。14。的部分 形状也同意与有限元法得出的 模拟。
为了进一步验证了有限元模拟 结果，沿截面厚度分布GH.Fig模拟和测量厚度分布。
5。总结和结束语
两种类型的起皱发生在冲压过程进行了 调查采用有限元分析，原因为
进行了检查，起皱的方法来消除这种 皱纹的开发工作。
第一种类型的皱纹出现在墙上的画 冲压一个锥形方盒。在发生起皱
主要归因于大型模具的差距，这是区别 之间的模腔开放边长和边
冲头的长度。大的差距在一大型模具结果 不支持的领域钣金铝金属时卷入 模具型腔和冲头之间的不利舒展
头和模具型腔的肩膀。大面积不支持 因此，板材容易起皱。有限元
仿真结果表明，这种起皱类型不能抑制 通过增加压边力。
另一种类型的起皱发生在实际调查
冲压件，有一个阶梯式矩形的几何形状。这是 发现，起皱，在上述步骤画壁发生 即使死差距不是足够大。起皱 是由于冲头之间的不平衡和伸展
一步的优势，根据有限元分析。几个 尝试了在模具设计，以消除皱纹，利用有限元模拟，最佳设计
该步骤是切断终于成立。修改后的 消除皱纹的模具设计进行了验证生产
一个无缺陷生产的一部分。好agreementbetween的模拟结果和观测到的那些画 生产部分演示了有限元精度
分析，并且运用有限元模拟效果 作为一个实际模具代替昂贵的方法 试奏是从而证实。致谢
笔者要感谢国家科学理事会
Republic of中国批给国科会-86E002-028的 使这个项目成为可能。他们还希望为感谢钟琴 提供部分生产。参考文献
1。吉田光，阁下林，光宫内，华大和，光安倍晋三米 Usuda，石田和Y御池河，“机械性能的影响 对金属板材的增长和消除因扣
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2。于得克萨斯州，W.Johnson的和WJ Stronge，“冲压和回弹 在半球形圆板变形的死亡“，国际
机械科学杂志，26，页131-148，1984。
3。温家宝Stronge，强积金萨特克利夫和TX于“起皱 弹塑性圆板在冲压“，实验 力学，第345-353，1986。
4。索尔比河Narayanasamy和R.，“金属板材起皱 在制定通过一个圆锥形死“，材料加工杂志 技术，41，页275-290，1994。
5。永丰霍斯福德和RM卡德尔，金属成型：力学 与冶金，第二版，1993。
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