有限元分析在钣金模具中的应用研究

当今模具业所面临的主要挑战是人们对更高产品精度、更短的开模周期和更低模具成本的需求。如何实现更高质量、低成本的模具?通过自主对冲压成型技术的研究，开模前如果能够进行有效的有限元分析，优化设计，可以大大提高产品质量，减少改模次数降低成本。

前期由于缺乏对金属性能和回弹规律的应用研究，存在以下问题：

①、回弹问题一直是钣金模具难以克服的一重大缺陷，只能凭经验多次的修改模具才能打出合格的产品，严重束缚着冲压件技术的发展。

②、回弹是板料冲压成形中普遍存在的现象，回弹的存在直接影响到冲压件的形状尺寸精度。

③、回弹问题已成为冲压成型中一个迫切需要解决的实际问题。基于近两年新产品的开发，空调内冲压件已越来越复杂化，冲压件的回弹问题模具开发中影响越来越大。

格力I1.5代项目左、右侧板板件形状特点剖析：整体板件呈半圆弧状趋势，为了加强板件刚性及强度，型面内压了3条长凸包，为了板件满足装配需求，在装配螺柱处压了4凸包，这些形状特点，会导致成形时材料流向不均匀，局部区域内应力过大，使板件很容易发生回弹，外形扭曲，装配形状、孔位错位等缺陷，给模具设计和调试带来了很大的困难和不稳定性。

解决方案：

①、局部形状修整控制法：对板件的成形情况进行初步分析预测，初步评估板件的回弹量，在不影响装配的前提下，根据成形过程中材料的流动趋势、板件内部受力状况对板件局部形状进行微调，使成形后板件内应力尽量规律性;

②、工艺控制法：通过调节冲压工艺参数(压边力、毛坯形状、润滑状态)，以及模具匹配调适(拉延筋修整、工艺补充面修整)来减小回弹量，尽量将回弹控制在工程允许范围内;

板件成形方式需采取拉伸方式，板件通过工艺补充面，四周加压筋，使材料充分塑性变形，产生金属加工硬化效应，使板件形状得到冻结固化的作用，减小回弹、扭曲;左图绿色区域显示板件已充分塑性变形。右图灰色板件是成形完毕后发生回弹变形，回弹量已大幅减小。

③、模具补偿修正控制法：通过模具形面预修正来补偿回弹的影响，即事先在回弹变形的反方向给模具一个偏移量，使得回弹后的零件形状刚好与设计形状相吻合;

④、工序分布控制法：通过合理的工序排布，即拉伸、切边、翻边和整形等工序的合理排布，利用各工序的成形条件和对板件的作用效果，最终达到减小回弹、抑制回弹的效果;

板件经过回弹、回弹补偿、翻边及折弯等工序，最终板件将和原始板件会存在一些差异，尺寸会有些的偏离，为了解决此缺陷，但又不增加板件工序数，因此在最后的翻边工序中顺便对板件进行整形，使最终压出板件的形状、尺寸最大程度贴近原始板件 。

总结：

①、从现场试模结果来看，板件的回弹基本上是打到M5最后一道工序才基本解决，因此验证了问题分解，逐一解决，最终化整为零的思维方式，即把此侧板的回弹、扭曲分解到：调原始板件造型—拉伸工序回弹补偿—M4工序回弹补偿—M5整形中去;

②、回弹涉及的因素比较多，板件的造型、成形方式、板件材料参数等，如何把握好控制好板件的质量，把回弹量减小到尺寸公差范围内，对以上的因素的深入研究，以及把握住它们相互间的微妙关系显得格外重要。

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