正交试验法在U形件回弹数值模拟中的应用

　　正交试验法是研究与处理多因素试验的一种科学方法,是应用统计原理,以最少实验次数、最适当实验次数及最恰当实验法得到最高精确度的一种方法。该方法对国民经济的发展和技术水平的提高具有重要的意义[5]。

　　回弹是冲压成形中不可避免的物理现象,回弹量的大小直接影响冲压件的几何精度。影响回弹量的因素繁多,如板料厚度、压边力、摩擦因数、模具间隙、材料性能等,在理论上准确计算回弹值比较困难。同时,影响回弹的因素相互作用,使得预测回弹值过程繁杂,精度不高,回弹问题成为业内的难点问题。U形件是一种基本且具代表性的冲压件,作者应用了正交试验方法指导弯曲回弹试验,研究了对此类件的回弹预测优化技术,这对其它更为复杂的零件成形研究及其冲压模具的开发和正交试验方法的工程应用有一定的借鉴与参考价值。

　　1 正交试验方法的原理

　　正交试验方法是在实际经验与理论认识的基础上,利用现成的规格化的表,科学地挑选试验条件,合理安排试验,能在很多的实验条件中选出代表性很强的少数次条件,通过少数次的试验找到好的方案。正交试验流程如图1所示。

　　图1中,试验评价指标是指进行一项试验时用来评价试验效果的指标;因素数是指试验中所考察影响试验指标的试验条件的个数;水平数指各因素试验中所取值的个数。

　　2 U形件回弹过程中正交试验的应用

　　2.1 试验条件及试验指标的确定

　　(1)试验条件的确定

　　选用板料长度为130mm,宽度为30mm,厚度t为1mm,拉延深度为30mm。在Catia中建立的板料及模具的CAD模型如图2所示,选用8号钢材料,材料特性如表1所示。

　　(2)试验指标的确定

　　U形件成形回弹的试验指标以侧壁回弹角H1为评价指标,如图3所示。

　　2.2 确定影响因子及水平

　　影响U形件成形回弹的因素包括压边力、摩擦因数、模具间隙、凹模圆角、相对弯曲半径。根据相关的设计手册及设计经验, U形件成形回弹正交试验中影响因子水平选取如下:

　　(1)压边力水平的确定

　　在实际生产中,压边力大小通常通过经验决定或通过公式计算,但往往存在很大误差。作者通过模拟计算得到预测值,在此基础上给一定的安全系数作为压边力。

　　在Dynaform环境下,压边圈和凹模保持一个板料的厚度的间隙,进行拉深过程试验计算,此过程中的工具和板料之间的所有接触力都被记录在rcforc文件中。通过后处理中的曲线图观察出压边圈抵抗板料在压边部位起皱所需的最大力为1 987118N (负号代表方向向下),如图4所示,因此所需压边力至少为1199kN。在这里,取压边力水平为2kN、3kN、4kN、5kN。