板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术

板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术

魏林祥

（祥鑫科技股份有限公司）

摘要：在模具设计制造的实践中，采用板料冲压成形技术可以大幅提高技术人员的生产作业效率，为此，本文基于对板料冲压成形工艺的简述，分析了以CAE技术为基础的冲压工艺和模具制造的技术，并探究了模具生产制造中的若干前沿技术。

关键词：板料；模具设计制造；冲压成形工艺；前沿技术

随着中国市场经济体制的快速健全，中国的工业化生产也逐渐进入到了一个新的蓬勃发展阶段。而板料成形技术不仅是一种重要的先进制造技术，而且也是应用先进制造技术的重要领域。同时模具也已经变为现代工业生产的基础装备。板料成形工艺和装备水平已经可以体现一个国家的制造水平，而我国广大社会群众在不断加快在生活、学习和工作节奏的同时，也对板料冲压成型工艺和模具设计制造流程的效率提出了更加严格的诉求。

1简述板料冲压成形工艺

在现代市场经济的背景下，工业化生产技术正在不断发展和完善。而作为全新的生产技术之一，板料冲压技术产生并发展了。在应用板料冲压成形工艺的过程中，基于工业化模具的传统生产技术，补充与完善了其中的部分流程。新的板料冲压成形工艺的作业原理是集成冲模生产技术，使模具的加工对象可以在冲击力的带动下分离材料分子。即被加工的生产对象，短时间内出现变形。结合工艺加工流程中的作业温度，技术人员将该冲压成形工艺划分为热冲压变形与冷冲压变形。

2以CAE技术为基础的冲压工艺和模具制造的若干前沿技术

2.1拉延筋技术

在各种冲压工艺技术中，凹模、凸模以及压边圈组成了拉延模具，传统的拉延模具通常将拉延筋设置为与材料自然流动方向垂直的环线或直线。拉延筋位置的板料变形情况一般会比其他位置的变形要严重或复杂，以上原因致使以前的设计方法无法精确地算出尺寸和形状已确定的拉延筋可以提供的实际流动阻力。另外，在预防角部拉裂或起皱等方面，传统拉延筋设计和布置的效果也并不好，常常会有成形缺陷出现。针对以上这些问题，借助CAE技术，开发了斜拉延筋生产工艺，新型的斜拉延筋技术不仅将传统的拉延筋设置在压边圈的压料面上，而且也将斜拉延筋创新地设置在其压料面的角部。斜拉延筋既可以提供流动阻力，又可以提供材料流动的引导力，而且具有主动性，可以将材料流动很好地控制，进而将拉延件的这些起皱或拉裂缺陷问题有效地解决。

2.2热成形技术

对于高强度钢板，不仅强度高，而且其疲劳特性更高，应变硬化能力较好，均匀变形能力也较强，所以，在众多工业中，广泛应用了这种钢板。由于高强度钢板具有非常高的强度，所以，其成形工艺以及模具设计中，存在一定的难度，比如，随着硬度和强度的同时增大，致使成形力增大，而且模具也较易磨损，另外，随着强度的提高以及厚度的减薄，也致使冲压成形过程中的回弹变大。而通过热冲压成形技术，可以有效解决高强度钢板成形困难的问题，与此同时，还可以有效地避免回弹。在高强度钢板的制造中，应用热冲压技术具有很多优点，不仅提高了产品尺寸的精度，使成形性能优化，成形负荷变小，回弹也基本被消除，而且不用升级冲压机，热成形中的工件延展率也很高，与此同时，还大幅提高了零件的强度。

3工业模具设计制造中的若干前沿技术

3.1积分单元技术

相关工作人员基于传统单元积分算法，开发了一种新型的全阶积分应用模式，大幅提高了模具生产参数信息核算的整体执行效率。与以前的单元积分模式相比，新的前沿技术类型在实践应用的过程中，表现出了许多优势，比如，几个具有代表性优势：简单的核算过程、低计算难度以及准确的结果预测等。如果有必要，技术人员还能够通过集成位移参数协调应用的技术生产方法，更好地解决在核算模具设计参数的过程中，较易发生数值不足的管理缺陷难题。

3.2回弹模拟技术

在广泛应用先进的铝镁合金板和高强度钢板等材料的影响下，回弹控制变得更加困难，而回弹控制的基础是回弹的预测精度。因此，在模具工业化生产的各种操作中，各种具有较高整体刚度指标的建筑材料，增大了成型后的模具回弹指数控制的难度。20世纪80年代后，工作人员逐渐开始意识到模具回弹参数的测量准确性，有时可以直接而明显地影响工业模具生产对象的整体质量。在模具制造中，应用回弹模拟技术，意味着为改进参数信息核算控制提供更加有力的保证。

在正常情况下，生产技术人员一般习惯于在模具工业生产制造、分析板料成形指数和回弹工艺模拟中综合应用回弹作业技术。技术人员通过反复实验和统计所测数据结果，能够得出以下结论，生产流程中一些主观或客观因素可以同时影响模具生产对象产生的回弹数据值。即使生产作业环境一样，由相同材质的模具原材料制造的产品，其回弹变化方面的数据值也会发生变化。对于技术人员来说，特别重要的是注意这样一个事实，即在模具加工完之后，原材料产生的回弹现象是在模具约束减小之后加工材料进行自平衡调节的一个变化过程。在回弹技术预设方案设计中，技术人员应尽量遵从原料加工对象膜中的具体受力指标来构建力度掌控指数。而且还能够借助壳单元模拟数据统计，更好地确保模具生产对象的生命周期。

3.3快速计算技术

在模具生产作业工业化的实际操作过程中，应用快速计算技术，是指一种基于数据信息处理计算机技术的新型工业模具生产方法。在目前中国社会主义工业化生产的市场中，基于应用快速计算尖端技术，才实现了模具加工和生产汽车工业的不同零部件。在核算快速计算技术具体应用的过程中，计算机处理数据的核心CPU芯片密切关系着员工模具生产效率的核心处理设备之一。在正常情况下，基于CPU快速计算技术的冲压成形工艺，在测量生产计算数据所花费的实际时间，已经基本被控制在0.5秒~2.0秒的范围内。在建设等效拉伸类型的模型生产工业化的过程中，技术人员还可以借助快速计算这种前沿生产技术来对板材核算结果进行大规模验证。在虚拟的生产作业环境中，放置板料参数核算比例，以便准确预测即将完成模具产品的使用周期。借助网络中共享的快速计算资源在线处理模式，及时将设置的模具生产参数在核心处理设备中进行存储，这种更准确的数据方便将来同类模具的制造进行参数使用，最终提高了员工的实际生产执行效率。

4结语

综上所述，作为重要的零件制造技术之一，板材成形制造技术已经被广泛应用在各种工程中。由于板料成形技术的具体发展已经直接决定了社会经济诸多领域成品的可靠性、质量、使用寿命、成本以及市场中的反应速度。所以，为了中国制造业的再次振兴，必须对板材成形工艺制造技术的进步与发展给予高度的重视。具体来说，有必要将冲压件产品的质量提高，缩短设计和制造模具的总周期，减少总成本等，借助准确、快速的现代计算机仿真技术以及工程实用水平较高的优化技术等若干前沿技术，系统地研发集设计、工艺、材料、设备以及管理等为一体的成套技术，并形成一个综合性的研究开发体系，不断提升包括设计、材料与制造的若干前沿技术的板料冲压成形工艺和模具设计制造的综合水平与效率。

参考文献：

[1]宋开跃.汽车中地板加强板全工序冲压成形数值模拟[D].吉林大学，2016.

[2]李洪颖.高强钢板料翻边成形回弹数值模拟及实验研究[D].山东大学，2016.

[3]舒阳.金属板料多步快速成形有限元法研究[D].南京航空航天大学，2015.

[4]马宁.高强度钢板热成形技术若干研究[D].大连理工大学，2011.

[5]何云.大型精密复杂级进模具技术综合研究[D].大连理工大学，2000.