基于數值模擬的板材漸進成形回彈技術應用研究

羅佳 孫亮

摘?要：在當前的板材加工成形技術應用中，塑性加工方法中，漸進成形是新型技術之一，相對于傳統沖壓式的成形技術而言，應用的便利性以及成本更低，效率更高。在漸進成形加工中，對于零部件的最終形態產生決定性影響的是零件在成形后的回彈情況，因此，這也成為當前技術研究領域需要重點解決的問題之一，在相應的回彈研究中，針對回彈的主要影響因素進行分析和預測，研究促進回彈工藝解決的方法和技術，對于漸進成形回彈效果具有重要影響。

關鍵詞：數值模擬;板材;漸進成形;回彈技術;應用

1 板材漸進成形回彈技術研究必要性

就目前國內外關于這一技術的研究而言，金屬板材的漸進成形技術還處于有待進一步開發的技術領域。研究這項技術，能夠幫助盡快的占據這一技術的市場，提升企業產品開發能力，同時實現自身生產加工模式轉變和技術改進。目前這項技術發展還不夠成熟，但是潛在的市場前景卻十分廣闊，是制造業研究探索的重點對象之一。針對漸進成形技術丶研究中，日本科學技術振興事業財團為此專項撥款，研制出多種樣機，能夠針對汽車覆蓋件加工實現應用，這一技術還處于試驗階段，相關的無模成形技術也在加緊研發中。而我國的金屬板材的無模成形加工技術現階段的發展中，漸進成形技術的前景比較廣闊，這一技術結合了多種塑性技工技術的優勢，能夠為相關領域制造各種特殊的零部件產品，讓產品生產更加理想化、高效化，突破傳統模具加工的短板，通過理論分析、計算、模擬以及實驗等過程，研究金屬板材漸進成形中的回彈技術，對于為漸進成形技術質量提供有效的保障具有重要意義。

2 基于數值模擬的漸進成形回彈影響因素分析

在金屬板材的漸進成形加工過程中，基本的數值模擬漸進成形加工原理是按照具體的數值模擬漸進成形方向差異，將漸進成形劃分成正向成形以及反向成形，其中的正向成形原理就是通過將板材放在相應的成形支撐模具中，使用托板以及壓板來固定板材的位置，借助工具頭來對于板材進行逐層擠壓，完成一層板材擠壓后需要確保工具頭和板材能夠一同移動，為下一步加工做好準備，最終完成全部成形任務即可。而反向成形的原理則是通過將板材加緊后，工具頭會根據相應的程序設計來對于板材實施逐層擠壓，完成一道擠壓工序后，工具頭逐層下降，直到完成全部層次的加工任務，在這一過程中，需要始終確保夾具穩定不動。在這一過程中，針對加工成形質量產生影響的因素有很多，針對各個等高線層的垂直距離能夠產生質量影響的因素中，回彈值是重要因素，回彈情況對于制件的尺寸精度、外觀質量等都會產生直接影響，最終決定產品是不是合格。在加工中，通過對于制件進行測量以及對于目標模型尺寸偏移情況和回彈值進行測量，對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響因素中，加工的進給速度、工具頭直徑以及潤滑狀況還有制件自身的因素都可能影響精度。

通過實驗研究發現，層間距的垂直距離對于具體的尺寸精度會產生直接影響，且工具頭的直徑對于制件的尺寸精度也會產生較大影響。要想促進制件精度和質量提升，需要重點針對分層高度以及工具頭大小做好選擇和控制。

此外，對于制件精度會產生較大影響的因素中，制件自身的材料性能也是重要影響因素之一，在工具頭直徑、進給速度以及層間高度一致的情況下，針對一毫米的板材進行加工，使用不同材質的板材，對比鋁合金、鋼材以及高強度鋼在同等狀況下的加工結果，發現制件的材質自身的變形抗力強度越大，這類板材的尺寸精度就越小，對此，在相關的技術研究中，需要把握按照不同材料的屈服強度針對回彈量進行補償的方法，確保制件的尺寸精度能夠更高實現。

3 回彈補償方法

因為金屬板材漸進成形技術都是在數控機床中完成的，需要借助其自身的重復定位精度高的優勢來針對具體的制件的具體位置重新編制加工程序，最終實現回彈的消除，按照一定的回彈值進行反向補償，而這個回彈量的數值需要逐次從制件成形裝置中獲取，在實施測量得到，在重新將制件放回原來的位置進行加工，這樣做會大大增加時間消耗，且每一次的重新定位也會導致一些偏差，這樣反復幾次進行操作后，偏差還會進一步增大，這對于制件的質量會產生較大的影響，對此，采用有限元模擬軟件來針對回彈量實施預測，能夠避免這一過程中出現的誤差，減少返工次數，節約時間和成本。借助有限元軟件進行時間計算，按照之間的三維模型實現有限元模型的分層，方便按照預測情況來進行加工程序的進一步優化，實現有效的回彈補償。

4 總結

當前金屬板材加工技術中，漸進成形技術因為其自身的技術應用優勢較多，因此在板材加工中的應用越來越多，這一技術加工的成品質量高，效率高，但是需要注意的是，對于這一技術應用的實際加工質量影響因素中，回彈效果是關鍵，對此，需要把握這一技術應用的回彈情況，做好相應的技術處理，促進整體金屬加工板材質量不斷提升。

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基金項目：2019年度安徽省高等學校省級自然科學研究重點項目《基于虛擬仿真的金屬板材漸進沖壓成形技術研究》，項目編號：KJ2019A1138

作者簡介：羅佳（1985-），女，漢族，池州人，本科，助教，池州職業技術學院機電系，研究方向：機械電子，工程材料;孫亮（1983-），男，池州人，碩士，講師，池州職業技術學院機電系，研究方向：機械制造、工程材料。