薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性分析

摘要：本文首先分析了薄壁零件冲压模具加工工艺过程中可靠性的理论支持，进而在给出可靠性影响指标的基础之上，带入实例数据，就薄壁零件冲压模具加工工艺过程的可靠性情况展开了综合研究与分析，望引起关注。

关键词：薄壁零件金属板料冲压模具加工可靠性分析

中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: This paper first analyzes the reliability of thin-walled parts stamping process theory, and then influence in the given reliability index basis, into the instance data, conducted a study and Analysis on the reliability of integrated thin-wall parts stamping process, hope to cause attention.

Keywords: reliability analysis of machining thin-walled parts of sheet metal stamping die

中图分类号：TG385.2文献标识码：A文章编号：

1、理论支持

在金属板料的板料成形过程当中，相关参数往往带有很明显的不确定性特征，参数不确定性将使得金属板料在成形过程当中的数值分析与现实结果同样表现出一定的不确定性。相对于成形时间、板料厚度、以及参数变化而言，成形过程当中对于这部分数据的描述以及相应的变动有着极强的敏感性。除成形时间的长短能够对板料变形程度产生影响以外，板料成形过程中也会在不同程度上受到材料特性、以及板料厚度的影响。

在当前技术条件支持下，板料成形过程当中材料特性概率的估计方式多选取为——FLD成形极限图。一般意义上的成形极限图当中，最大主应变往往会受到主应变值的抵制作用。同时，在变形板面当中，代表应变状态的点能够与FLC成形极限曲线相对应。换句话来说，FLC成形极限曲线可以说是在金属板料成形过程当中，安全域与失效域之间的边界代表。

金属板料所表现出的成形过程以及结果同样有着突出的分散性特征。从这一角度上来说，任何一个FLC成形极限曲线均有可能与安全域的可能边界保持对应关系。若在FLD成形极限图当中观察得出：失效区域具备一个失效概率很高的应变状态。那么，在此情况下，安全区域基本不可能发生失效的问题。

因此，在探讨薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性当中，FLC成形极限曲线在FLD成形极限图当中所反应出的垂直位置主要受到两个方面因素的影响：（1）板料厚度指标；（2）硬化系数指标。上述两项指标中任意一项的提升均对整个加工工艺过程可靠性的提升而言有重要意义。

2、可靠性分析

在研究薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性当中，最主要的工作内容在于：对薄壁零件在深度拉伸过程当中，金属板料可成形质量观念的量化。这一量化的过程即分析加工工艺过程可靠性的最佳方式。常规意义上来说，金属板料可成形质量观念的量化需要借助于对随机变量向量的方式实现。在FLD成形极限图当中，点云可采取不同的形状（这也就是说：金属板料当中不同的点可能与FIC成形极限曲线相接近）。因此，对薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性水平产生影响的诸多指标（包括硬化系数指标、板料厚度指标、以及成形时间指标等在内），这部分指标均可视作是服从正态分布的独立随机变量。随机变量所表现出的随机变化程度会对金属板料所加工成形零件的表面褶皱产生突出影响。而为了进一步得出可靠性的数据情况，需要采取的计算步骤为：首先，在响应面法作用下，对极限状态函数进行求解，进而需要在一次二阶矩法作用下，对可靠度进行求解。本文现结合数据资料，就薄壁零件冲压模具加工工艺过程的可靠性情况进行综合研究与分析。

若影响薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性的各项关键指标的平均值以及标准差均为已知状态：（1）硬化系数指标：平均值为0.21，标准差为0.02；（2）板料厚度指标：平均值为0.50，标准差为0.05；（3）成形时间指标：平均值为11.60，标准差为0.30。上述指标已知状态下，需要通过Box-Behnken 抽样方法完成对各个样本点响应值的计算作业。

同时，除样本点1#为中心点以外，样本点2#~15#均为边中点。按照此种方式，可对应得出各样本点取值状态下的成形极限示意图（通过有限元模拟的方式得出）。按照上述方式，可得到在FLD成形极限图当中，最小边界安全的响应值。以响应值为已知数值，可建立在MATLAB编程计算的基础之上，得出薄壁零件金属板料在冲压模具加工工艺成形过程中的响应面函数。在此计算过程当中，由于最小的边界安全最大临界值为0.10，则可以带入并计算得出相应的极限状态函数，最后通过引入可靠度指标的方式，得出此状态下的加工工艺过程可靠度。

3、结束语

在有关薄壁零件冲压模具加工工艺过程可靠性分析的过程当中，会对可靠性分析结果产生直接影响的因素包括：（1）板料厚度指标；（2）硬化系数指标；（3）成形时间指标。考虑到极限状态函数处于未知状态，因此需要借助于响应面法的方式对该状态函数进行求解，最终在一次二阶矩法的辅助下，完成对可靠度的计算与求解。通过此种方式，能够在薄壁零件进行冲压模具制造之间，通过对上述影响因素的预先设置，来达到控制加工工艺过程可靠性的目的，由此能够合理降低加工过程中零件表面的褶皱问题，降低失效率，提高加工精度与加工质量。

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