本文針對沖壓成型過程中模具間隙對沖壓件成型的影響，以凸緣圓筒件為研究對象，利用Dynaform進行不同間隙的沖壓成型分析，結果顯示：沖壓成型的間隙為2.15t時圓筒件成型效果最好。

0 引言

由于汽車沖壓件大都是空間曲面結構，形狀複雜，從而決定了沖壓成型中變形複雜性，變形規律不易被掌握，出現的質量問題也比較多，且汽車沖壓件沖壓工序包括圓筒件拉伸，凸緣圓筒件拉伸，盒型件拉伸，彎曲成形，翻邊等。沖壓成型過程中模具間隙對沖壓件的質量有重大的影響，間隙過小增加摩擦阻力，使拉伸件容易破裂，且易擦傷零件表面，降低模具壽命；間隙過大，則拉深時對毛坯的較直作用小，影響零件尺寸精度。因此本文以凸緣圓筒件為對象研究模具間隙對沖壓成型性能的影響。

1 模型參數及材料參數

沖壓模間隙指凹模與凸模之間的間隙Z：

所建三維模型及尺寸如下圖：

圖1

所選用的材料是SAPH440,材料參數及性能如下表：

2 有限元模型的建立

有限元模型如圖2所示。

有限元模型均采用殼單元，工具網格為剛體單元，其尺寸為：最大尺寸為10，最小尺寸為0.5，弦高誤差0.15，間隙公差為2.5；闆料的幾何尺寸為半徑110mm的圓形闆料，闆料網格為圓形闆料網格，網格尺寸為：網格大小尺寸為1，内圓半徑27。

3 數值模拟結果

用Dynafom進行不同間隙的沖壓成型模拟結果如圖3所示。

圖3

從圖3可以看出，不同的間隙沖壓成型後最大減薄率不同，且筒壁上的成型效果各不相同，最大減薄率均在凸模圓角處，間隙為2.0t時筒壁上減薄率從凸模圓角到凹模圓角逐漸減小，在筒壁上有兩條綠色的條紋，此處的減薄率低于其附近的黃色區域；從圖3的b，c圖看出筒壁上的紅色條紋增多，且逐漸連成片，但筒壁上的同一深度的平均減薄率b大于c圖，bed圖在底部圓角的兩側，出現了兩個明顯的縮頸區。

從圖4-a上看出當間隙從2.0t~2.2t時最大減薄率逐漸減小，從間隙2.0t時的26.84%減小到2.2t時的14.80%；間隙從2.2t~2.4t時最大減薄率逐漸增大，但增大幅度較小，當間隙為2.4t時圓筒件的最大減薄率為15.68%。由此可見模具的間隙過小，毛坯在通過間隙時産生的較直與減薄變形均會引起較大的拉深力，以緻零件的側壁變薄現象嚴重，甚至會使零件破損；若間隙過大，則對毛坯的較直作用就比較小，沖出的零件由于回彈的作用将會産生較大的畸變。

從圖4-b可以看出當間隙小于2.1t時，圓筒件沖壓成型後的回彈量随間隙的增大而減小；當間隙大于2.1t時，回彈量随間隙的增大而增大，當間隙為2.25t時回彈量最大為0.60；當間隙大于2.25t時回彈量随間隙的增大而減小；間隙為2.4t時的回彈量較2.35t時的略有增加。所以當間隙為2.15t時的圓筒件成型效果最好。

圖4

4 結論

(1)當間隙小于2.2t時，間隙越小減薄率越大，當間隙大于2.2t時減薄率随間隙的增大而緩慢增大。

(2)材料為SAPH440，厚度為2mm的圓筒件沖壓成型的間隙為2.15t時圓筒件成型效果最好。

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