异形孔翻边可谓钣金展开中的难点。主流方法有中性层展开、三维软件钣金展开等,两者常用于典型成形件,对于不规则曲面就显繁琐,需后期优化,甚至可能无法实现。还有一种非常规一步成形展开法,属粗犷型,虽然快速、适用范围广,但尺寸偏差较大,一般仅作孔形展开的参考。
公司新品8228 罩,其油槽孔为变角度、变宽度异形孔,基面为拉深曲面,常规方法展开困难、精度低。产品三维建模过程中,一种全新的方法隐约可见:何不利用一步成形的概念,划分异型翻边面为小片体,再用中性层法去展开呢种“小片细分展开”法,既留有前者的快速性,也不失后者的准确性。
常规展开的局限性
中性层展开局限性
异形孔由不同半径的凸圆弧、凹圆弧以及直线组成,各部分的受力状态与变形性质有所不同,直线部分可视为弯曲变形,凸圆弧部分可视为翻孔变形,凹圆弧部分可视为拉深变形。
8228 罩拉深腔顶为圆形,底为圆角矩形,油槽孔翻边与竖直方向成5°斜度,主要由两侧直线和两端凹弧组成。按常规展开,需要分别按各段弧形或直线对应的翻孔形式查找对应公式,再求得各段展开尺寸。
理论算出来的各段展开线间的各接点一般都不会是光滑顺接的,所以还必须经过后期过渡处理,才能得到品质较好的展开线。整个过程相对比较复杂,花费的时间也相对较长。而且,如图1所示,8228 罩总计有52个这样的孔,按孔形一致性来讲,需要展开26个孔,也就需要计算26次。可见,整个油槽孔的展开,计算的工作量相当大。
图2 两侧直线的简化展开局部图
⑵与基体拉深曲面求交,得一条相交曲线,即为直边展开。
⑶后期还需要将相交曲线与两头圆弧一起简化成直线段、圆弧。
直线部分的展开,总体来说算是常规的,有一般折弯展开经验的就能想到这样处理。实际上用AutoCAD在二维环境也能完成,不过在三维里操作要更方便、快速,也更直观、高效。
两端凹弧的展开
两端凹弧,其实是二次曲线,并不是圆弧,所以从严格意义上来说,之前介绍的中性层展开法并不适用。如果要用中性层展开的话,需要先将凹弧分段,近似成小段凹弧,再查表套用公式计算。得到的结果大致可以保证准确性,但操作太过复杂,可操作性不强。
这里采用“小片细分展开”新方法,划分两端凹弧曲面为无限段小片体,再等距提取其中的7个小片。因为片体足够小,可以理解这7个片体宽度为0,即为7条直线段。如图2所示,利用三维等分命令将两端凹弧折弯线等分出7个基准点,依次测量并记录这些点到翻边轮廓线的线段长。进UG草图,基准平面与冲裁方向垂直。刚才测量的线段长度对应的就是图3中虚线圆标注直径的半径值。这里按照工艺要求,对两头圆弧翻边高度做了负补偿处理,绿色细实线即为补偿后的位置。再利用样条曲线与各个圆弧做线切逼近,形成图3中橙色线,即为圆弧段展开线。另一头凹弧同样用此方案处理,得到最后完整的展开线。
姚臻
模具设计科副高级工程师,主要从事烟、灶、消、烤、蒸、微等家电钣金件的单工序模、复合模、连续模及自动线类冷冲压模具的开发工作,曾获杭州老板电器股份有限公司年度明星奖、年度十佳青年和公司级标杆员工等荣誉。
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