基于DYNAFORM 的電器支架翻邊工藝優化分析*

黃歡斌，金華軍

（無錫職業技術學院 機械技術學院，江蘇 無錫 214121）

繼電器用鈑金支架結構簡單，生產批量大；還兼作導體使用，需要高的導電率，一般采用純銅材料制作。支架與其它零件有裝配關系，所以精度要求較高。由于純銅材料價格貴，所以在試模及生產時，原材料的節省是各個廠家需要重點考慮的問題。DYNAFORM 軟件在板料成形數值模擬方面功能強大，準確率較高，主要用于沖壓模具的設計和開發，可幫助用戶減少模具開發的時間和試模周期，降低了生產高質量沖壓件的成本[1，2]。

本文使用DYNAFORM 軟件模擬支架沖壓工序中重要的翻邊工序，得到的工藝參數值，不僅能供前期設計使用，也能為生產過程中驗證工藝方案的合理性提供參考。

1 零件分析及排樣

圖1 為支架零件簡圖，要求翻邊孔邊緣不開裂，彎曲回彈小于1°，材料為T2。Y2 態的純銅沖壓性能良好，冷加工變形后，產生加工硬化現象，其強度指標增加，塑性指標降低，對電性能影響不大[3]，符合繼電器結構件的使用要求。由于生產批量大，采用生產效率高的級進模；排樣方式采用錯位雙排，中間載體，料寬為30，步距為9，材料利用率約為56%；為了提高送料精度，采用側刃和導正銷定位，見圖2。可以看出翻邊工序和彎曲工序較難控制成形質量，本文只討論翻邊工序。

圖1 支架簡圖

2 翻邊工藝分析

圓孔翻邊工序的難點是圓孔邊緣易開裂，影響翻邊工藝的因素很多，對于生產來說，材料往往是客戶要求，不容改變。本文主要從沖壓工藝考慮，模具間隙、壓邊力、預制孔直徑等對翻邊成形質量的影響，采用正交實驗的方式，找出最優化的工藝參數組合。

圖2 排樣圖

表1 翻邊工藝參數正交實驗及結果

表2 純銅材料力學性能參數

圖3 壓邊力對減薄率的影響

根據經驗公式估算預制孔直徑、模具間隙及壓邊力，設計正交實驗表，見表1。為了提高模擬精度，工具和板料的網格最大尺寸0.2，最小尺寸0.1，弦高誤差0.05，工具合模速度采用較低的200mm/s。采用37#材料模型，表2 為T2 的材料參數。

制件減薄率見表1，預制孔直徑為?1.6（前三組）時的減薄率與其它尺寸相比最低；再比較模具單邊間隙可知，當間隙為0.8 時，各組別的減薄率值都最小，而表中壓邊力則對減薄率的變化無明顯規律。可知，預制孔直徑采用?1.6，模具單邊間隙采用0.8 較為合適，在此基礎上分析壓邊力從2000N 變化到5500N（間隔500N）對翻邊工藝的影響。由圖3 分析結果可知，當壓邊力為4500N時，減薄率最少。故最終確定翻邊工藝參數為預制孔直徑?1.6，模具單邊間隙 0.8，壓邊力在 4000～5000N 之間較為合適。

圖4 為預制孔直徑?1.6，模具單邊間隙0.8，壓邊力在4500N 時的FLD 圖，由于翻邊間隙偏大，所以材料受到的拉應力不足夠，導致凸緣變形區有起皺趨勢。但材料整體處于安全區域，其它區域的材料對其有支撐、減輕作用，實際生產時未見此處起皺。

圖4 翻邊工序FLD 圖

圖5 翻邊力預測

圖6 翻邊模具

3 翻邊模具設計

翻邊系數m=d0/D=1.6/3.48=0.46>極限翻邊系數mmin=0.22，可以一次翻邊成形。使用模擬結果的reforc 文件查看凸模在沖壓方向上的受力約為7000N，見圖5。根據物體間相互作用力原理，凸模對板料的作用力，即翻邊力約為7000N[4]。圖6 為翻邊模具裝配圖，采用圓弧形凸模，則材料變形時最大等效應力和引起破裂的最大周向應力都會減小，有利于材料變形[5-6]。

4 結束語

電器支架雖然形狀較為簡單，但由于純銅材料昂貴，所以在生產時為了節約成本，應盡量減少試模次數。使用DYNAFORM 軟件模擬翻邊工藝，得到初步的工藝參數，為后續的模具設計及試模提供有價值的參考。實際生產時確實采用了預制孔直徑1.6，模具間隙0.75（比模擬值0.8 略小）的工藝參數。