基于数值模拟的板材渐进成形回弹技术应用研究

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　　摘 要：在当前的板材加工成形技术应用中，塑性加工方法中，渐进成形是新型技术之一，相对于传统冲压式的成形技术而言，应用的便利性以及成本更低，效率更高。在渐进成形加工中，对于零部件的最终形态产生决定性影响的是零件在成形后的回弹情况，因此，这也成为当前技术研究领域需要重点解决的问题之一，在相应的回弹研究中，针对回弹的主要影响因素进行分析和预测，研究促进回弹工艺解决的方法和技术，对于渐进成形回弹效果具有重要影响。
　　关键词：数值模拟;板材;渐进成形;回弹技术;应用
　　1 板材渐进成形回弹技术研究必要性
　　就目前国内外关于这一技术的研究而言，金属板材的渐进成形技术还处于有待进一步开发的技术领域。研究这项技术，能够帮助尽快的占据这一技术的市场，提升企業产品开发能力，同时实现自身生产加工模式转变和技术改进。目前这项技术发展还不够成熟，但是潜在的市场前景却十分广阔，是制造业研究探索的重点对象之一。针对渐进成形技术丶研究中，日本科学技术振兴事业财团为此专项拨款，研制出多种样机，能够针对汽车覆盖件加工实现应用，这一技术还处于试验阶段，相关的无模成形技术也在加紧研发中。而我国的金属板材的无模成形加工技术现阶段的发展中，渐进成形技术的前景比较广阔，这一技术结合了多种塑性技工技术的优势，能够为相关领域制造各种特殊的零部件产品，让产品生产更加理想化、高效化，突破传统模具加工的短板，通过理论分析、计算、模拟以及实验等过程，研究金属板材渐进成形中的回弹技术，对于为渐进成形技术质量提供有效的保障具有重要意义。
　　2 基于数值模拟的渐进成形回弹影响因素分析
　　在金属板材的渐进成形加工过程中，基本的数值模拟渐进成形加工原理是按照具体的数值模拟渐进成形方向差异，将渐进成形划分成正向成形以及反向成形，其中的正向成形原理就是通过将板材放在相应的成形支撑模具中，使用托板以及压板来固定板材的位置，借助工具头来对于板材进行逐层挤压，完成一层板材挤压后需要确保工具头和板材能够一同移动，为下一步加工做好准备，最终完成全部成形任务即可。而反向成形的原理则是通过将板材加紧后，工具头会根据相应的程序设计来对于板材实施逐层挤压，完成一道挤压工序后，工具头逐层下降，直到完成全部层次的加工任务，在这一过程中，需要始终确保夹具稳定不动。在这一过程中，针对加工成形质量产生影响的因素有很多，针对各个等高线层的垂直距离能够产生质量影响的因素中，回弹值是重要因素，回弹情况对于制件的尺寸精度、外观质量等都会产生直接影响，最终决定产品是不是合格。在加工中，通过对于制件进行测量以及对于目标模型尺寸偏移情况和回弹值进行测量，对于制件的尺寸精度的量化具有一定作用。在工件的尺寸精度的影响因素中，加工的进给速度、工具头直径以及润滑状况还有制件自身的因素都可能影响精度。
　　通过实验研究发现，层间距的垂直距离对于具体的尺寸精度会产生直接影响，且工具头的直径对于制件的尺寸精度也会产生较大影响。要想促进制件精度和质量提升，需要重点针对分层高度以及工具头大小做好选择和控制。
　　此外，对于制件精度会产生较大影响的因素中，制件自身的材料性能也是重要影响因素之一，在工具头直径、进给速度以及层间高度一致的情况下，针对一毫米的板材进行加工，使用不同材质的板材，对比铝合金、钢材以及高强度钢在同等状况下的加工结果，发现制件的材质自身的变形抗力强度越大，这类板材的尺寸精度就越小，对此，在相关的技术研究中，需要把握按照不同材料的屈服强度针对回弹量进行补偿的方法，确保制件的尺寸精度能够更高实现。
　　3 回弹补偿方法
　　因为金属板材渐进成形技术都是在数控机床中完成的，需要借助其自身的重复定位精度高的优势来针对具体的制件的具体位置重新编制加工程序，最终实现回弹的消除，按照一定的回弹值进行反向补偿，而这个回弹量的数值需要逐次从制件成形装置中获取，在实施测量得到，在重新将制件放回原来的位置进行加工，这样做会大大增加时间消耗，且每一次的重新定位也会导致一些偏差，这样反复几次进行操作后，偏差还会进一步增大，这对于制件的质量会产生较大的影响，对此，采用有限元模拟软件来针对回弹量实施预测，能够避免这一过程中出现的误差，减少返工次数，节约时间和成本。借助有限元软件进行时间计算，按照之间的三维模型实现有限元模型的分层，方便按照预测情况来进行加工程序的进一步优化，实现有效的回弹补偿。
　　4 总结
　　当前金属板材加工技术中，渐进成形技术因为其自身的技术应用优势较多，因此在板材加工中的应用越来越多，这一技术加工的成品质量高，效率高，但是需要注意的是，对于这一技术应用的实际加工质量影响因素中，回弹效果是关键，对此，需要把握这一技术应用的回弹情况，做好相应的技术处理，促进整体金属加工板材质量不断提升。
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　　基金项目：2019年度安徽省高等学校省级自然科学研究重点项目《基于虚拟仿真的金属板材渐进冲压成形技术研究》，项目编号：KJ2019A1138
　　作者简介：罗佳（1985-），女，汉族，池州人，本科，助教，池州职业技术学院机电系，研究方向：机械电子，工程材料;孙亮（1983-），男，池州人，硕士，讲师，池州职业技术学院机电系，研究方向：机械制造、工程材料。
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