[发明专利]┛┗型五金件拉深结构在等厚冲锻加工后形变的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种型五金件拉深结构在等厚冲锻加工后形变的计算方法，属于冲压加工领域。

背景技术

电子产品中，有一类具有型局部结构的磁力支架五金件，典型特征为：五金件的型局部结构包括两根竖直直臂，二者高度总和大于两者间距。该支架用于安装永磁铁，为了保证磁力线分布均匀，必须保证磁力支架各处厚度均匀一致，因此两根直臂厚度同五金件其他部位厚度相等。粗略一看，此产品貌似普通的冲压件，如用金属板材冲压而成，比较容易保证磁力支架各处厚度均匀一致；但仔细观察发现中间两弯曲直壁的高度较大，展平后部分区域重叠，因此普通冲压工艺无法加工成形此类特殊磁力支架，一般的解决方法采用焊接，将磁力支架五金件一分为二分别加工，最后焊接起来。

由于磁力支架零件在体积小型化、重量轻量化、节省组装及成本等要求下，需要将原本焊接的磁力支架五金件整体冲锻成型。近年来出现的磁力支架步进式等厚冲锻工艺，成功制造出带有型局部结构的板材零件，此工艺如下：首先将两直臂间距扩大到18mm，使得带有型局部结构的板材零件能够展平，且通过冲裁工序容易得到成形件的毛坯，弯曲两直臂到图纸要求的尺寸，制造出两直臂间距大于目标值的板材零件，再分几个工步拉深连接载体来逐步缩短弯曲间距直到目标值为止，每个工步固定缩短后的两直臂间距运用等厚冷锻工艺，将拉深的连接载体等厚冷锻到原坯料厚度，其工艺流程示意图如图1所示。

在用上述步进式等厚冲锻工艺加工型结构五金件时，前提是必须保证加工出来的五金件无破裂、起皱及材料重叠等工艺缺陷。连接载体的拉深结构非常重要，如选择不当将会直接破裂、起皱及材料重叠等工艺缺陷。因而在模具设计时，往往花费很长时间做大量试验，才能得到型五金件准确的拉深结构。由于五金件型号、尺寸的不同，在加工一个新型号的五金件时，原有拉深结构已不准确，也没有手段确定加工该五金件准确的拉深结构，需要重复进行上述试验，因而造成了资源、人力的浪费，而且延误产品工期，因此需要一种可以精确计算出加工所述五金件拉深结构的方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种型五金件拉深结构在等厚冲锻加工后形变的计算方法，该方法可以算出型五金件两直臂在单次等厚冲锻加工后的间距，从而解决了现有技术无法迅速确定加工该五金件的拉深结构的问题。

本发明所采用的技术方案是：型五金件拉深结构在等厚冲锻加工后形变的计算方法，包括以下步骤：

所述型五金件两直臂的拉深结构采用曲线全部为圆弧且相切过渡的流线型结构，所述两直臂在单次等厚冲锻加工后的间距为

由式(1)可得：

式中：d为该五金件两直臂的间距，

T为板材的厚度,

R1为内顶圆的半径,

R2为内切圆的半径,当R2取最大值时，它与板材上表面的切线通过工艺缺口的半圆切点，即直臂外边缘到工艺缺口半圆切点与内切圆R2的圆心三点共线，

H为流线型拉深结构的垂直高度，

β为圆心线与顶圆中心线的夹角；

用上述公式建立三维模型，导入Deform 3D进行等厚冲锻的数值模拟，不断调整流线型拉深模型中的H、R1及R2参数，直到无工艺缺陷为止。

发明原理：对常见的板材拉深结构进行综合分析，最终得到如图2、图4、图6分别所示的相同高度的U型、V型及流线型三种拉深结构，其它可以为它们的组合。

为了验证三种基本拉深结构锻压成形效果，制造冲锻模具选择上述三种拉深结构进行等厚冲锻实验，实验结果如图3、图5、图7。

图3为圆弧过渡的U型拉深结构(如图2所示)经过等厚冲锻的实验结果，从图中发现明显的材料重叠及断裂工艺缺陷，主要原因为类似U型拉深的两边的材料流动方向与锻压方向垂直，材料全部流向板材水平方向，在底部形成堆积，此时流动阻力不断增大，而锻压时间很短，堆积在一起的材料因为较大阻力来不及转移，造成材料重叠及断裂的工艺缺陷。

图5为图4中的连接载体V型拉深结构的等厚冲锻的实验结果，相对于图3的断裂工艺缺陷得到改善，但重叠缺陷或波浪状依然存在。由于图2的V型形状中间有两边各有一段长为L的直线过渡，增大了材料流动阻力，延误了材料流向拉深底部的时间，当凸模下行到下死点时，到达拉深底部的材料来不及转移，造成重叠或波浪状缺陷。