基于板料冲压的压边力拉深成形数值模拟分析

   薄板拉深中的主要缺陷为起皱和开裂，压边力过小，板材容易失稳起皱;压边力过大，材料流动困难，容易拉裂。这两种缺陷实质上都是板料塑性变形不能稳定进行的结果。为了防止起皱，通常需对冲压件施加一定的压边力。在成形中，不同时刻需要的压边力并不一样，传统的刚性压边和弹性压边渐渐难以满足日益复杂的拉深件工艺要求。本文选择用有限元法对拉深过程进行模拟，找出三角形冲压件在几种典型变压边力加载曲线中最有利的加载曲线，并把变压边力加载和传统的恒压边力加载进行比较，结果表明变压边力加载能更有效地控制金属流动，材料的成形性能也获得更充分的利用。
   
    压边力控制技术作为改善板料成形质量的一种进行有限元网格的划分。研究所用的三角形冲压件拉深有限元模型如图2所示，它包括凸模、凹模、压边圈、板料。

    
    1.2板料的选择
   
    板料选用以动力显式算法为核心的LS-DY-NA3D中的type36中的材料模型。材料参数如表1所示。

    
    2压边力的计算及其方案设计
   
    2.1压边力的计算
   
    压边圈的压力必须适当。如过大，就导致增加拉深力而使工件拉裂;而压边圈的压力过低，就会使工件的边壁起皱。在生产过程中压边力为压边面积乘以单位压边力，即: 

    式中:FQ为压边力，N;A为压边圈下毛坯的投影面积.mm²;p为单位压边力，MPa。
    
    对于拉深任意形状的工件，单位压边力p为: 

  式中:z为工序拉深系数的倒数;D为毛坯直径，mm; t为材料厚度，mm; a_b为毛坯的抗拉强度，MPa。