(2)选择合适的压边力,使压边圈和凹模夹紧而产生的摩擦阻力之应力σm达至σc,形成σc大于屈服强度,并且小于强度极限。它也必须是双轴向的面拉伸应力状态,所有凸模接触毛坯材料的点都应该是如此。如果当展开料已满足拉延制件构成的尺寸时,σv产生的变形阻力还不能使σc进入屈服强度状态时,若增大σm,使σv+σm产生的变形阻力让σc达到屈服状态,也能实现良好的永久变形。人们由此常常选择双动压力机加大外滑块压力来处理的一个缘由。这样也节约了钣材消耗,因而是经济的。
通过滑移线增量理论计算σv,并转换算出拉延深度h值是十分繁杂的。因此h值的确定有时侯常常依靠经验来决定,仍然缺乏科学性和准确性。后来有人推出了“成形度”这个概念,对快速决定h值帮助。
(图九)“成形度”分析图:I—压料面宽度;h—工艺补充面增加的拉延深度;L1—覆盖件产品截
面长度;b—拉延筋到凹模口的距离;L1—坯料变形后的尺寸;L0—为坯料变形前的尺寸。
如(图九)所示,为拉延制件某一个截面图。其中L0为坯料变形前的尺寸,L1为坯料变形后的尺寸。L1》L0,它是由钣材延伸变薄或钣材在拉延过程中塑性流动的两种变形所构成,我们把前者称为胀形度,把后者称为拉延度,如是求得平均成形度Pd如下:
式中:α—为胀形度;β—为拉延度;Pd—为平均成形度;Δ L—为钣材在该截面变形后与变形前的实际增长量。
实际上,截面上各点(或各个区域)的变形程度是不一样的,但是平均起来就是Pd。工艺补充值 b+h的大小就决定了工艺补充面的型面尺寸,也决定了覆盖件在这个截面的变形性质,它可以是純涨形的变形,也可以是純涨形变形+拉伸产生的塑性流动变形。所以Pd成形度的大小可以近视表达拉延制件变形程度的大小,由此拉延制件工艺补充面大小决定了它的成形方式和结果。
由此,拉延制件某一个截面选择了某个Pd,也就决定了这个截面的h值。并且显示了它的变形性质如(表一)。
(表一)拉延成形度说明的成形性质
Pd
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成 形 性 质
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h
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2%
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涨形变形以弹性变形为主, 难以获得良好的固定形状。
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>5%
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不能完全依靠涨形变形,还需增加工艺补充面采用一部分拉伸变形。
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9mm
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梯度5%
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在50-100mm间距的两个截面上的成形梯度>5%时易产生皱纹。
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>10%-20%
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只用涨形变形是困难的,必需使用拉伸法。
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16.5-33mm
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30%
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如以破裂为限度,Pd平均值>30%成形属于危险。
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40%
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如以破裂为限度,某处Pd最大值>40%成形属于危险。
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上述理论分析,是针对着拉延制件在其拉延模凹模口的轮廓形状为直线边或大曲率边的情况下发生的变形而言,例如(图一)中的b处或c处。但是拉延制件在其拉延模凹模口的轮廓形状有时也会为小曲率边的情况,例如(图一)中的a处。在这个变形区域的变形性质更多地接近园筒形拉延件在其筒壁的变形状况,与矩盒形拉延件在其角部的变形状况差不多,例如(图一)中的A处所示,该处也是拉延制件变形量比较大或比较集中的区域,也常常是拉延制件最容易产生破裂之处,此处的拉延深度h必需仿照矩盒形拉延件的角筒形拉延系数m1,通过计算来决定,只有这样破裂才不会法生。
(图十)乘用车侧围钣拉延效果分析图
例如(图十)所示的乘用车侧围钣,在x-z平面R1》R2》R3,在y-z平面R6》R5》R4,(R为曲率半径),也就是说,中间部位的有效拉延深度h最大,直边部位的有效拉延深度h次之,角部位的有效拉延深度h最小。这样才能使起始拉延时凸模接触毛坯材料于中间部位,尔后凸模向下拉伸均是向四周扩展,最后到达角部,実现钣材包络凸模上的每个点都会受到双轴向拉伸变形。这就是光洁拉延的变形理论之一。之二是必须产生塑性变形。
(图十)所示的拉延制件,r处为凹模口轮廓小曲率边处,或称角部。r为角筒半径,R
为角部拉延后的凸缘半径,D为角部展开料的半径,h为角筒深度,W为拉延制件宽度,则拉延系数m1:
m1 = r / D
但是m1必须大于(表二)所列举的m1的许可值。否则即会产生破裂。
(表二)拉延系数m1的许可值
t为钣材厚度, 强度极限σB=28-42kg/mm2
R/r
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t/2D %
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2.0-1.5
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1.5-1
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1-0.6
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0.6-0.3
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0.3-0.15
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1.1以下
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0.51
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0.53
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0.55
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0.57
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0.59
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1.3
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0.49
|
0.51
|
0.53
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0.54
|
0.55
|
1.5
|
0.47
|
0.49
|
0.50
|
0.51
|
0.52
|
1.8
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0.45
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0.46
|
0.47
|
0.48
|
0.48
|
2.0
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0.42
|
0.43
|
0.44
|
0.45
|
0.45
|
2.2
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0.40
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0.41
|
0.42
|
0.42
|
0.42
|
2.5
|
0.37
|
0.38
|
0.38
|
0.38
|
0.38
|
2.8
|
0.34
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0.35
|
0.35
|
0.35
|
0.35
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3.0
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0.32
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0.33
|
0.33
|
0.33
|
0.33
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我们也可以用(表三)来判断角筒部位的h值是否可以一次拉延成功,以及与直边(或大曲率边)的宽度的相对关系。
(表三)角筒部位的h许可值
A为小曲率边曲率比较小时能一次拉延的条件,小曲率边部转流入大曲率边部(或直边部)的钣材比较少。
B为小曲率边曲率稍大时能一次拉延的条件,小曲率边部有一部份钣材大曲率边部(或直边部)。
C为小曲率边曲率比较大时能一次拉延的条件,小曲率边部与大曲率边部(或直边部)的钣材塑性流动变形相互影响比较大。
综合以上理论分析,我们大致可以初步得到拉延制件工艺补充形状较为合适的拉延深度h值,以及相关的几何尺寸,为拉延制件的设计奠定了基础。
从(图六)所示,拉延制件在拉伸变形时,由于拉延制件形状的构成,其他部位不可能都是(图六)中c处的变形状态,其他部位的变形状态由于形状的原因而产生的变形受力情况不完全相同,也会不同于c处的变形状态。例如:凸模侧面,它承受的是单轴向拉伸应力,或以拉伸轴向应力为主另一轴向压缩应力为次(相对很小),由此形成单轴向拉伸的变形状态。又例如:压料面上,它承受的是双轴向压缩应力,由此形成双轴向压缩的变形状态。
组成车身外表面的覆盖件,其表面形状也是千姿百态,但是拉延成形时表面各处也都应是(图六)中c处的双轴向拉伸应力状态,这是我们設计其拉延制件要追求的目标。对于某些覆盖件的特定曲面也很难做到这一点,例如骄车的发动机制盖,如(图十一)所示,
a)发动机盖之一 b)发动机盖之二
(图十一)发动机盖拉延成形分析图
A处在拉延成形过程中,始终难以获得双轴向拉伸应力状态,即使在拉延成形过程中的后期,采取反拉延法也只能得到单轴向拉伸应力状态,但是也能得到光洁拉延成形的表面,此时凹模A处接触型面必须精细抛光。因此,我们必须针对拉延制件各个不同部位形状的应力状态及塑性变形理论进行分析,以便得到较理想的拉延成形结果。
车身覆盖件在拉延模中的塑性变形应该包涵以下四个方面的内容:
(1)双轴向拉伸应力状态下的延伸变形或屈服状态下的弯曲变形:
当拉延模的压边圈夹持钣材的工艺面后,凸模向下引伸钣材时,凸模表面接触钣材的起始点(如图十二中的A点之处)均应承受双轴向拉伸应力,当凸模继续向下引伸时,凸
(图十二)商用车侧顶盖拉延工艺分析图
模表面再接触钣材的各个点位也均是承受双轴向拉伸应力,直至钣材包络凸模表面的各个点位。此时拉伸应力应足以使钣材应力达到屈服点以上和强度极限以下,并且发生塑性变形,使塑性变形含量大大超过弹性变形含量,则钣材变形形状将最大限度地吻合于凸模表面的形状。
这种变形方式,应是车身外覆盖件外表面的主要变形方式,它不仅可以获得光洁的双曲
面表面,还可以获得准确的双曲面尺寸。我们在设计拉延模工艺面时,应千方百计地使车身外覆盖件的外表面变形得到这个变形效果。