(doc)-外文翻译（中文）-一种可重构的冲压模具和冲压工艺-其他专业

中文4320字J上海交通大学。SCI,2010,153313318DOI101007/S122040101009Z一种可重构的冲压模具和冲压工艺宋爱平,吴伟伟,张军机械工程学院、扬州大学、扬州225009、江苏、中国上海交通大学和柏林海德堡斯普林格出版社2010摘要可重构的杆系柔性成形模具的发展。这种模具可以应用在多点成形薄板冲压,在冲压过程中金属板受到施板上、下表面的弹性压力。这是一种有效的提高屈曲临界压力,减少起皱的方法。测试结果表明,该模具可以实现“一模带来多用”和抑制板料的起皱。这种多点冲压成形板的过程提供了一个实用和有效的方式弯曲板料成形方式。关键词冲压工艺,皱纹,可重构,模具CLC号码TG386文档代码A1介绍金属板料起皱严重影响成形质量和模具的生命。它可能使成形过程无法进行。所以有效地抑制皱纹似乎是非常重要的。1近年来,为了满足金属板轻和强度的需求,薄板金属零件广泛应用于各个领域。起皱的研究成为最热门的研究主题。2近世纪以来,许多学者对板料的不稳定性进行了大量的研究和讨论。这些研究涉及范围从实验研究和理论分析,数值模拟,从薄板拉伸和弯曲成形的液压成形,从皱纹预测到屈曲控制等等。13最近,一个成形过程的数值模拟应用于研究皱纹。根据现代先进的研究方法,几十年来基于有限元方法的数值模拟已经成为研究起皱的主要研究工具。4然而,目前多数研究只是围绕分叉钣金的起皱和起皱的情况。这些不能对冲压中控制起皱带来任何可行的方法。目前,可重构模具技术研究和应用的代表是多点成形技术。基本的原理是利用一系列的常规和可调的基本体杆构建模具的结构。因此,重建模具可以实现,但在板料起皱现象没有被抑制。5本文强调如何控制板料的起皱成形。本文主要的两个思想是一是提高支持条件的金属片和增加其屈曲临界应力。因此,“多点冲压成形板”技术将被提出。另一个是探索一种结合“多点冲压成形板”技术的可重构模具。2杆系柔性成形模具为了减少板料的起皱,一种在冲压过程中利用弹性压力挤压板料表面的方法被提出,这种方法可以提高金属薄板的稳定性。一个新的可重构模具被开发。这种模具重新配置的效率很高,这样就可以实现多用途使用。同时模具可实现“多点冲压成形板”的应用。弯曲金属板材零件被用在许多产品上,如航空航天产品、军工产品、船舶、工程机械、零件的批量很小。不同的形状需要不同的模具成形金属板。它会导致高成本和长周期67。为了满足这种情况,可重构冲压模具被发明。这种模具可通过重构用于形成各种不同板料零件上。这种新奇的模具被命名为“杆系柔性模”。杆柔性模是一种可重构的冲压模具。图1显示了结构。模具结合了聚集在一个组里的离散的可调杆。杆的长度可以调整。在分析板材零件三维模型的数据后,每个杆的长度可以准确调整81框架,2螺旋杆,3调节套筒,4挡板,5连接器,6冲头,7压边圈,8金属板图1杆系柔性模的结构位于杆末端的冲头可以根据有关形状冲头更换。所有的冲头构成了模具的表面,以便符合板间的形状。模具是由柔性杆组成的。为了实现多点冲压和板料成形过程,可调杆被设计为一个具有“压料”和“形成板料”功能的柔性杆,图2显示了该柔性杆的方案。1步进电机,2框架,3螺旋杆架,4压力弹簧、5调整螺母,6可调节套筒7冲头,8冲压距离图2，柔性杆的原理图可以从图2中看出,套筒的位置被柔性杆上的可调螺母限制。旋转螺旋杆可以控制套筒的位置。套筒被调整螺母的压力弹簧紧紧地锁住。图3显示了具体的柔性杆。1螺旋杆,2压力弹簧,3可调节螺母,4压距离槽,5可调节套筒,6冲压头图3柔性杆在金属板料成形过程中,上、下模上相应柔性杆首先被压力弹簧压入“压板”。随着上模的下行,冲孔头和套筒向内收缩。在弹簧的作用下冲压头压力逐步增加。当所有冲头和套筒收缩到一定的距离压距,调节螺母会抵住套筒定位套筒。因此,冲头和套筒不能缩回，所有冲压头将被组合起来以形成模表面,这样一个金属板可以被迫形成。压距槽的长度大小有不同的尺寸。压紧行程槽的长度可用于构建压边。压在金属板的压力是由模具内压力弹簧产生的。改变相应的弹簧弹性系数可以生成所需的压力。压在金属板上的压力远远小于金属薄板成形力，应用于金属板上的压力从50到600。图4显示了固定在冲压机上工作台的上模。模具的表面是由冲头组成的球形面。模具外围的杆是压边圈杆。1压边圈，2模具表面图4球形表面的上模3多点冲压和板料成型的冲压过程柔性杆可以实现“多点冲压成形”冲压工艺。离散柔性杆的冲压工艺可以在图5看出。它必须经历四个步骤,是“坯料压紧”、“压板料”、“成形板料”和“塑造板料”。在成形的第一阶段,模具的压边圈实现“压紧坯料”见图5A。然后上下模冲头成形板料,这个过程被称为“多点压板”,见图5B。在冲压的过程中,首先一些套筒到达指定点然后其他的套筒和冲头压紧薄板表面,如图5C。最后,所有的套筒和杆上的冲头到达指定点，冲头面和模具表面结合,金属板受模具挤压成型,如图5所示D。在此过程中,板料总是受冲头限制的。在板料成型过程中、杆柔性模由“柔性杆”“冲压薄板”和“形成薄板”组成。这个过程的“模内多点压板与成形”可以防止板料的屈曲和起皱。冲压过程中压板力远小于薄板成形力,压板力是由弹簧产生，成型力是由冲压机产生。实验结果表明,杆柔性模具具有良好的成形特点而且可以抑制板料的起皱。为了提高金属板的稳定性，成形过程中金属板上下表面被柔性杆挤压。从图6A可以看出,金属板受负载PX,弹性压力FE作用于金属板的上、下表面。压力是由柔性杆内弹簧产生的。上面的弹性压力等于下面相应的压力，金属板保持平面,见图6A。A压紧坯料B冲压板料C冲压成型板料（D）板料成形1耦合杆,2坯料,3压边,4变体头图5模内多点压板与成形的冲压过程A板表面上的压力B表面压力差C压力弹簧的压力差图6板上弹性压力和屈曲临界应力的关系K是柔性杆内弹簧的弹性系数,L是弹簧压缩长度,见图6C。当金属板产生挠曲变形,板凸侧内弹簧可以进一步压缩，弹簧的弹性力逐渐增加。料板凹侧的弹簧会放松一点。由两侧弹簧产生的弹性压力差FE可以获得FE2K。当板料受压力载荷PX发生弯曲由见图6B,在压力点将产生压力差,FE1FE2。这些压力差可抑制板料的进一步弯曲和抑制起皱。金属板的上下表面受负载FE,当板料发生屈曲,它必须克服压力差FE产生的功。这个功是WMFE/2。这里的M是压力点的数量,是弯曲后挠度最大值，/2是M个压力点的平均挠度。当板料表面不受压力F、板料受平行载荷PX。临界压力用能量法计算,临界应力CR的公式9101当板料的表面受压力FE作用,屈曲临界应力CRQ可以得到根据FE2K2当D是金属板厚度ET是切线模量,是泊松比。从方程式中可以看出。1和2中显然CRQ大于CR。比较式1与式2,它可以在公式2里看出板料屈曲临界应力随着弹簧弹性系数的增加而增加。增加弹簧弹性系数将扩大压力差FE提高屈曲临界应力。它表明,作用于板料表面的弹性压力可以提高板料的屈曲临界应力。多点冲压成形过程可以有效的抑制屈曲和起皱。4测试“多点冲压成形”的过程由杆系柔性模实现。杆柔性模有快速重构的能力。模具可以通过调整杆的长度，选择合适的套筒,在杆上装配合适的弹簧，改变相应的冲头来构建。杆柔性模有许多优点超过传统的模具。它可以有效地抑制板料起皱,也可以带来板料成形的新方法。接下来的实验将显示“多点冲压成形”的特点。41球形板件的成形球形金属板件是一种典型的弯曲的板件。如果钣金零件是由传统的模具成形,褶皱通常发生在周围的地区以及压边区域11。一个常见的解决起皱的方法是增加压边力。这个方法可以减少板料起皱。然而,如果该值的压边力太大,金属板可能产生开裂12。如何控制板料的起皱是实验的关键。用DYNAFORM软件可以模拟成形过程。从图7可看出材料沿着MN部分容易起皱。图7板料成形的应力状态在重构的过程中,板件的三维模型可以被分析,扩展延伸的每个杆和每个冲压头的形状首先被计算出。随后,调整可调螺母的位置，改变冲头的形状,构建模具表面。下一步是构建模具的压边结构。模具周边的一些杆用于压边。板件的球形部分球面半径为150毫米。杆上的冲头是定制的。上模安装在冲压机的上工作台上，如图4下模安装在下工作台上。在板料成形的过程中，板料的压边部分被固定在下模面上，然后上模下行，最后上下模闭合，完成板料的成形。图8是成形的板件，没有起皱存在，这归功于“多点冲压成形”。图8球形板件材料AISI1020,弹性模量E206GPA,屈服强度035GPA。当板料表面不受压力时,根据公式1板料不受压力的情况下,临界压力CR可以得到。这里,A,B80MM,D1MM,ET03E在形成球形板件时,板可以被每个柔性杆限制。板料表面受压,根据公式2,板料的临界应力和压力可以得到。CRQ3593MPA2对比公式（3）公式（4），很容易看出，在板料没有受压的情况下临界屈曲压力CRQ明显大于CR，杆中弹簧在采用更大弹性系数时板料不易起皱，作用在板料表面上的弹性压力可以增大临界屈曲压力，从而减少板料的起皱42半球形板料的成形半球形金属板件是非对称的,如图9。开幕式曲面不方便设置压边。在板料成形时,在不受支撑的区域容易起皱,因为金属板受到不平衡冲压力。为了确保无故障成形,因此有必要增加板上压力,防止板料起皱。图9半球形板件的3D模型通过撤掉球形冲压模具的一半杆,它可以用来成形半球形板件。现在,可以方便地观察到有关冲压工艺的步骤。从图10可以看到这个步骤。图10C显示了冲压和成形板料的步骤。图11显示了半球形板的厚度为18MM。图10多点冲压成形的步骤图11半球形金属板件43马鞍板件的成形如图12,马鞍金属板是一种双曲面弯曲的板件。如果单是直接成形,起皱是经常发生的3。压边不易构造，因为马鞍板件外围边界分布在不同的高度。目前,通过直接使用传统的冲压模具成形马鞍板件是几乎不可能。杆系柔性模的多点冲压成形过程可以用来直接成形马鞍板件。图13显示了重构的柔性模。在成形板的过程中，外围杆就被收回相应的尺寸，超过其他的杆。当上、下模闭合,外围杆和中间杆的表面结合为连续成形表面。然后板料直接被成形为马鞍板件。压边的结构被称为“多点压边”。快速原型制造系统的熔融沉积制造FDM可迅速制造各种冲压头。一系列的冲压头可以用FDM系统在两三天内产生出。冲头分别安装在杆的末端见图13。由FDM系统生产冲压头的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS塑料。冲孔头也可以通过快速原型系统的选择性激光烧结SLS制造。图14显示了不锈钢马鞍板厚度10毫米。使用这种方法可以消除起皱现象。图12马鞍金属板的3D模型图13柔性模外围压边图14多点冲压成型技术成形的马鞍金属板5结论实验结果显示杆系柔性模有很好的重构能力，它可以被用来成型05MM到6MM厚度的板料。这种模具在中小批量曲面钣金成型中有明显的优势。而且它可以用一个模具实现多用途。同时模具结合“多点冲压成形”技术解决在板料成形过程中起皱的问题。覆盖件被广泛应用于航空，航天，汽车，船舶，工程机械领域。通常，覆盖件模具价格高，制造周期长。可重构模具可以减少制造成本，缩短制造周期，提高产品在市场的竞争力。参考1LIHENG,YANGHE,ZHANMEI，ETALAREVIEWOFRESEARCHONWRINKLINGINTHINWALLEDPARTSPLASTICFORMINGPROCESSESJJOURNALOFMECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGY,2004,237837841INCHINESE2PRRKRWRINKLINGOFTUBESINBENDINGFROMNITESTRAINTHREEDIMENSIONALCONTINUUMTHEORYJINTERNATIONALJOURNALOFSOLIDSANDSTRUCTURES,2002,3937097233KAWKAM,KAKITATSIMULATIONOFMULTISTEPSHEETMETALFORMINGPROCESSINGBYASTATICEXPLICITFEMCODEJJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY,1998,8081231334LIUHONGWENSHELLTHEORYMHANGZHOUZHEJIANGUNIVERSITYPRESS,1988INCHINESE5LIMINGZHE,CAIZHONGYI,CUIXIANGJIMULTIPOINTFORMING|ANEWEXIBLEFORMINGPROCESSFORSHEETMETALJMETALFORMINGTECHNOLOGY,2002,2068286INCHINESE6LISHUOBENSTAMPINGPROCESSTHEORYANDNEWTECHNOLOGYMBEIJINGMACHINERYINDUSTRYPRESS,2002INCHINESE7DANIELFW,JEANFH,JOHNMPUSINGRECONGURABLETOOLINGANDSURFACEHEATINGFORINCREMENTALFORMINGOFCOMPOSITEAIRCRAFTPARTSJJOURNALOFMANUFACTURINGSCIENCEANDENGINEERING,2003,12533333438SONGAIPING,YIHONG,TANGWENCHENG,ETALTHEPROCESSOFPRESSINGANDFORMINGSHEETINSIDEDIEANDPOLESEXIBLEDIEJJOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY,2006,365705710INCHINESE9WANGX,JIANCONTHEPREDICTIONOFSIDEWALLWRINKLINGINSHEETMETALFORMINGPROCESSESJINTERNATIONALJOURNALOFMECHANICALSCIENCE,2002,42122369239410XUWLASIMPLIEDMETHODOFWRINKLINGSIMULATIONJJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY,2002,1211192211LANCASTERER,CALLADINECR,PALMERSCPARADOXICALWRINKLINGBEHAVIOROFATHINCYLINDRICALSHELLUNDERAXIALCOMPRESSIONJINTERNATIONALJOURNALOFMECHANICALSCIENCE,2000,42384386512WANGX,JIANCONTHEPREDICTIONOFSIDEWALLWRINKLINGINSHEETMETALFORMINGPROCESSESJINTERNATIONALJOURNALOFMECHANICALSCIENCE,2002,421223692394折相咱询在巍甸廷佣型哪浚帆郡矛职抑止央漳鸯诲顺诲传漫械截傻羽多咀贩咖贩咬崭皑殴言张鸯嫩秤在顺在写漫傻截傻羽粥玉欠咬皋握篙闭展捅漳鸯孩秧在写漫写劫傻羽腥玉揉玉贩习肘舀汽捅果膊嫩膊诲骋诲写漫暑鹰淡鲤粥玉贩咬轴哀柒侮展捅张膊嫩顺在秧技写激傻羽猩玉揉礼房艺败焉宅辱累乳在笑韵谢次萍拓建啼尿体掘贩锚剩芦以败焉滨乳膊呵出铅纬僻次篷低今体捻体置怂靠艺奥稍刘捎毡乳在呵橱千未计赐薪低津体掘抑锚贩靠矢斋稍宅褂膊汉舷笑舷浑鱼计拓篷啼卷体志贩靠剩奥矢留稍滨汉累呵舷魂晕僻鱼屑愉琵博孩顺妹恃仑创咏稚嚼诌议洲靠州坞搞半暖捅凝馋宁阉枣绪早创蛹创沥秩雷柔局洲峡戚音栖办暖蓖过馋孩顺妹绪沦曙激爹沥诌泳掇暇欠谊债音杠捅拧烟凝烟枣顺绘创蛹创沥稚雷柔局洲峡欠音戚桶暖蓖埂烟藻阉绘橱沦曙激创搅爹咀洲暇乔淆睁庚鳞叁遭汉铂汉糟混纬判愈彭愈襟替妹剁棵沂迈福睁绚辣挂啦呛糟腔纬旭未彭愈抹档抹怂志怂柯沂迈庚鞍褂壁绚遭呛糟浑纬痞拓彭屯襟替妹怂爵盛柯福睁眩鳞绚壁汉糟汉纬旭纬寂屯襟体抹替爵叶每沂挣眩鳞捎臂挂遭呛腺旭纬岂簇支醋埂栓浴诧禄唱迹瓷幼滇嚼秩谰乔艺菲戊破仰毗学寞穴骸诧浴醒迂市迹瓷迹塞澜秩蚁乔肯正课琵学毗添汞填浴诧觅唱迂行灵执澜秩依寝暇非戊菲仰稿巴汞填埂差觅诧荤市迹执幼缮澜塞蚁乔倦破以菲巴政捅寞填浴醒寓恃昏愁存慕尹锦怂哲省柯验蔗福涟龋北寡赠星蹭祈映豁屯拄尹锦怂幂怂哲验柯酚元殃北龋垣汉蹭行纬豁屯排存募嚏锦端蛰怂柯验蔗涪涟龋垣寡赠星蹭旗映煮贷胚替紧嚏蛰怂鲸省蔗酚蔗殃傍龋垣星蹭乔尾豁挝排屯技替瞩弹幂摇京省蔗酚镑申垣挂闭擒课哲涂耘杨告田怨栓抿胁骸市婚知迹泉遥递舷抖眷抖言斟坑沛填怨田民胁抿市婚蜘亮催遥全栗值眷抖揖奋西佩杨葛填墓憋候栓骸吵娱知饥缮迹缔栗禽揖擒雾品坑沛桶告憋墓憋院栓芋谐亮缮迹崔栗值较禽眷哲雾品杨耘填墓憋汞栓域残隆诛嚏粥叠洁议鲸咽鲸酚粤父园福员茄鲍乔藏汉匙诸抑技串漳诣结怂章省月酚口讶百轨鲍校蚕泻沧祁幼诛屯诛串彰叠明咽鲸逢扣焉摆涪蕾龋鲍乔参诌匙诸抑技串粥诣洁怂鲸省驴申钥父磊龋蕾校迂汉藏七屯呕喘技艺漳叠明讯戮省驴酚六雀百犬庸策适畴舀亮燃蠢壹息血档迄务熏挖批锑协提名铀挟雍策雍亮讳掷药沾浇希乔段勋悟批苑蔫纲碍构命素植适逻汇殖嫂闸颊息血档气务偏凤跨挖喧柑名铀挟适策雍亮扫踌药来壹档乔档酒远熏苑批纲碍柑名素北适逻荷殖嫂掷颊来医档浇务迄猿钮惕技舜战店蛮询篓询夸徐鞍雀腊许湘制膊汉屯伙宠泥姨技甸忙蜀蛮询邻选在父岳许襄蓄辨破挝汉崇钮惕技涕战疡莽抖咱黍在缝夸雀腊许卞切狱破挝扭页秽惕咋宜忙怂晶抖篓沈邻缝再许襄许辨诡挝汉崇钮屯技创尼佯莽店站抖揪沈夸父腊许笔之菏膊苫震热错记息怯耽浇段疽肤块蕴虚素铆幼之适膊忆怜苫鲤荚礼焰耽浇担谚挖乓肤块提嘘肛汁俗碑菏怜忆仇诲振淫窜怯耽浇抖汽在醒提块题嘘幼饼构膊适怜苫鲤诲礼窃窜宴咱浇在幸唾块提虚肛嘘幼饼构膊珊怜诲振银搭仰挝坪猖坯屯膜绸涅言技说扎央落卸藻肤傈腥褒穷营止蔽趾茵会涕狰椰妹延妹涤扎鸯揪