基于ＦＡＳＴＡＭＰ的羽毛球架底座冲压成形工艺分析

文：朱红萍，徐晓宇（沙洲职业工学院　机械动力工程系）

０　引言

羽毛球架底座合理冲压工艺的设计直接关系到后续冲压模具的设计、产品的冲压质量及其生产效率。为了降低成本，缩短其产品模具的开发周期，借助于模具行业常用的ＵＧ、ＦＡＳ－ＴＡＭＰ工具软件，在产品研发过程中，通过ＣＡＥ分析及早预估产品容易产生的质量问题，为后续优化冲压工艺过程提供有利的帮助。

１ 羽毛球架底座的冲压可行性分析

客户提供的．ｓｔP格式羽毛球架底座三维数模如图１所示。由于提供的数模厚度为２ｍｍ，因此，首先抽取该模型的外表面，借助ＵＧ软件分析其曲面形状斜度可知：

（１） 图２（ａ）箭头所指部位出现了倒扣现象（负角），无法建立拉延面；图２（ｂ）箭头所指部位垂直面，其圆角部分太小，容易开裂，建议做成有拔模斜度的面，圆角适当增大；（３）图２（ｂ）圆圈１处结构最好也修改处理下，曲率变化太大，不光顺，外观质量不佳，圆圈２处翻边容易产生开裂。该零件的材料是ＤＣ０４，其屈服强度为１８５ＭＰａ，摩擦因数为０．１２５。

从ＣＡＥ分析得知：

（２）拉深深度大，最大深度为２４１．８ｍｍ，材料流动较大。四周都是９０°的立面，容易产生比较严重的 拉 毛 缺 陷，需使用强度和硬度较高的模具。鉴于以上情况，要进行后续 分析，得出 有价值的分析结果，需修改产品模型。

２ 羽毛球架底座冲压成形性结果分析

２．１ 产品冲压成形方案的确定

经过分析可知：该产品可通过落料、拉深、修边、翻边、整形等工序成形。具体每道工序的成形方案如图３_～图６所示。

图３为落料工序，落料轮廓线如图３所示。该零件的拉深深度较深，必须要优化的板料轮廓线，轮廓线是决定拉深成形性的关键因素。

图４是拉深工序，该零件的 拉深深度较深，板料厚度较大，因此未设置拉深筋，材料流动较大，对模具的材质和强度都要求较高。由于压边圈的高度距离底面为１０ｍｍ，凹模圆角8 ｍｍ。因此拉深后，还有１８ｍｍ的产品高度需要通过翻边成形。

图５是修边工序，因产品的造型，使得修边模具的压料芯强度较差。压料芯的形状为深度值达２４１．８ｍｍ，厚度只有１４ｍｍ（由修边线决定）的碗形结构，强度较差。

解决方法：通过修边线外扩，增加强度，但这样会使得翻边高度过大，增大翻边的起皱缺陷；或将产品立面的斜度增加，以提高压料芯的强度。

由于平面修边，板料较厚，修边力很大，建议采用波浪刃口降低冲裁力。

图６是翻边工序，沿边翻边高度１８ｍｍ。翻边的行程大，而且拐角区域翻边后会产生比较严重的起皱。

解决方法：增大拐角区域圆角的大小。

２．２　模拟分析结果

对产品的拉深和翻边工序进行了初步的ＣＡＥ分析。

拉深：压边力取８８２．９ｋＮ，摩擦因数取０．１５，未设置拉深筋。分析结果：图７法兰区域的板料起皱严重，而且局部的起皱已经流入到凹模圆角及里面，会损伤模具，建议适当增加压边力；同时增加凹模圆角及立面区域的模具间隙，减少对模具的损伤。

翻边：压料力：４９０．５ｋＮ，摩擦因数取０．１５。分析结果：由于法兰面拉深成形时已起皱，翻边后起皱会更加严重，尤其是拐角的圆角区域，建议增大拐角的圆角，如图８所示。

通过上述模拟结果可初步确定：该产品结构存在比较严重的冲压负角区域，在拉深、翻边工序极易出现起皱现象。需要对其产品模型结构进行修正。同时，由于其拉深最大深度为２４１ｍｍ，材料流动较大。四周都是９０°的立面，容易产生比较严重的拉毛缺陷，需使用强度和硬度较高的模具。

２．３　产品修改意见

鉴于以上分析，建议对原产品结构进行修改，然后重新分析定论。产品具体修改意见如图９所示，具体如下：

（１） 在箭头１所指处可增加球角大小；

（２） 在箭头２所指处，增加拐角过渡区域圆角，如可行，还建议增加缺口；