注塑中怎样防止产品接痕

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承, 　　1引言　　板料成形是材料加工成形的一个重要分支，它广泛应用于汽车、航天、航空、家电等各个部门。随着现代工业的发展，板料成形件越来越复杂，人们对板料成形的质量和速度的要求也越来越高。传统的板料成形模具的设计依赖的是经验和直觉，并且通过反复试验调试来保证成形的质量。这不仅需要消耗大量的人力物力，而且周期长，效率低，不能适应社会发展的需要。上世纪七十年代以来，人们逐渐以数值模拟技术为辅助设计手段，大大降低了生产制造的成本。然而，由于板料成形是一种复杂的力学过程，其中包含几何非线性、材料非线性、接触非线性等强非线性问题，影响的参数非常多，这对数值模拟技术造成了极大的挑战。虽然目前板料成形的数值模拟软件已经商业化，但板料成形的模拟技术还不够完善，仍然是国内国外研究的热点。本文将主要介绍金属板料成形数值模拟的研究现状。　　2板料成形有限元算法　　用于板料成形的有限元算法大体可以分为弹-(粘)塑性和刚-(粘)塑性。粘塑性有限元法主要应用于热加工，而刚塑性有限元法在板料成形中应用有限；目前，弹塑性有限元法在板料成形数值模拟中应用较广。用弹塑性有限元法分析板料成形问题，不仅能计算工件的变形和应力、应变分布；而且还能计算工件的回弹和残余应力、残余应变等。由于板料成形过程中板料与模具具有相对滑动、粘着和脱落，所以必须控制增量步的大小从而尽量反映真实情况。　　根据对时间积分方法的不同，板料成形有限元算法可以分为静力隐式、静力显式和动力显式。隐式算法是非条件稳定的，它在解决低速接触问题中更有优势[1]，而在解决复杂的三维模型时将会遇到困难[2]：当时间步长减小时，内存消耗会急剧增大，甚至造成收敛问题；局部的不稳定性很难达到力的平衡，这也不符合静态隐式的先决条件。显式算法克服了隐式算法的缺点[3]，然而它的不足之处在于，在解决像板料成形这样的条件稳定问题时，必须尽量消除惯性力的影响。对此一般有两个办法可采用：一个就是将运动能限制在应变能的5%以下；另外就是限制元素类型，一般只采用四节点的四边形或者八节点的实体型。由于回弹是一个准静态问题宜采用隐式算法。板料成形中常常先用显式算法模拟成形阶段，而用隐式算法模拟回弹。　　Belytschco[4]等人提出并行混合时间算法，即将两种方法显式方法和隐式方法综合起来，并行处理算法的一大难点就是进程间的交互。研究表明[5]并行混合时间算法可以用来进行板料成形的模拟，但是当计算大的工件时，时间步长增大了，计算精度也不够高；当时间步长变小时，并行程度就会下降。　　Kwansoo Chung[6，7]等将形变理论与极值功路径相结合，提出了理想形变的思想，兰箭等人[8]编写了一步法有限元程序，并将其成功地应用于板料成形的数值模拟中。　　3板料成形接触处理　　板料成形过程是板料与模具不断的接触、作用与分离的过程，所以接触问题是板料成形数值模拟中关键技术之一。　　要解决接触问题首先必须对模具进行描述，模具的一般表示方法有：解析函数法、参数曲面法、网格法等。解析函数法只能用来表示类似于圆筒件等简单的模型，而参数曲面法虽然能较准确的表达模具曲面，但也存在算法复杂效率低的问题。网格法在一定程度上克服了以上两者的缺点，加上有限元研究对象也用网格法表示，网格法成为大多数研究者采用的方法。陈中奎[9]提出了接触特征空间的概念，并建立了接触特征空间和模具曲面网格的对应关系，成功地解决了三维板料冲压成形过程有限元分析中的边界条件非线性问题。　　对于几何形状复杂的模具往往采用曲面单元描述法[10]，也就是将参数曲面描述法和有限元网格描述法相结合，即首先利用CAD等造型软件生成模具的参数曲面，再通过IGES读入FEA系统，并沿参数方向将参数曲面划分为一系列曲面片，从而得到由曲面单元描述的模具。王晓林等[10]在此基础上采用逐级更新的搜索算法，推导出求迭代初值优化选择方案及满足无穿透原则的判断准则，并建立了板料成形的数值模拟接触搜索模型，这种模型不但改善了数值模拟的收敛性，而且提高了计算效率和稳定性。

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