沖壓件生產(chǎn)過程中影響因素復(fù)雜，而網(wǎng)格試驗的正確使用，可以有效地從定性、定量兩方面指導(dǎo)沖壓件縮頸、拉裂問題的優(yōu)化，可以使沖壓件在沖壓成形過程中擁有更大的“安全裕度”，從而加快問題的解決速度。
在沖壓件大批量生產(chǎn)過程中，部分模具仍然存在縮頸、拉裂問題，從模具方面分析可以理解為模具對其他因素的“安全裕度”較低，正常生產(chǎn)時板料已經(jīng)處于臨界危險范圍區(qū)內(nèi)，生產(chǎn)過程中，板料、設(shè)備、環(huán)境等因素發(fā)生變化，制件易發(fā)生拉裂、縮頸等現(xiàn)象。
網(wǎng)格試驗對于非邊緣制件拉裂具有較好的分析指導(dǎo)作用。目前大多數(shù)生產(chǎn)廠對網(wǎng)格件的使用過程只是觀看板料的走勢及變形的劇烈程度，憑經(jīng)驗對模具進行優(yōu)化，并未完全發(fā)揮網(wǎng)格試驗的作用，對網(wǎng)格試驗所得到的大部分信息數(shù)據(jù)無法采集及使用，進而未能更加科學(xué)的指導(dǎo)模具改進。本文對“板料FLC的獲取”、“成形件成形數(shù)據(jù)的獲取”以及“成形極限圖的使用與分析”三個方面進行介紹，旨在對網(wǎng)格試驗的基本原理及具體的應(yīng)用進行闡述，進一步說明網(wǎng)格試驗的實際指導(dǎo)功能，以便指導(dǎo)網(wǎng)格試驗在模具改進及新項目驗收過程中發(fā)揮更多的作用。
板料FLC的獲取
FLC是英文Forming Limit Curve的縮寫，中文翻譯為成形極限曲線，該曲線上每個點對應(yīng)的二維坐標(biāo)值是板材主、次應(yīng)變組合所能達到的極限值，是衡量板材是否發(fā)生縮頸、破裂的定量標(biāo)準(zhǔn)，即：理論上處于FLC以上的點代表板料必然發(fā)生破裂，處于其以下的點相對為安全點。所謂的成形裕度實際就是以該曲線為標(biāo)準(zhǔn)線，將沖壓件的實際應(yīng)變狀態(tài)與該曲線進行對比而得出的裕度值，F(xiàn)LC曲線通�？梢酝ㄟ^以下兩種方式獲得。
經(jīng)驗公式獲得
通過經(jīng)驗公式直接算出FLC曲線是適合試驗研究的首選方法，獲得數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確且簡單方便，只需要確定板料的n值（硬化指數(shù)）以及t值（板材厚度）即可，極大的方便了FLC曲線的建立及繪制。n值及t值可以直接引用板料技術(shù)任務(wù)書中的最低要求值；如果需要當(dāng)前生產(chǎn)使用板料更為準(zhǔn)確的參數(shù)數(shù)據(jù)，也可以將實際使用的板料按國標(biāo)GB/T 228-2010制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，通過單向拉伸試驗進行檢驗得出。
當(dāng)然，在Comsmart應(yīng)變分析軟件、AutoForm等模擬軟件中，可以直接在計算機軟件相應(yīng)的參數(shù)位置中輸入n、t的具體數(shù)值自動生成FLC曲線，生成FLC的基本原理及公式都是一樣的。
試驗法獲得
該方法是獲得FLC曲線最準(zhǔn)確，同時也是最麻煩的方法。其過程是將板料通過線切割的方式加工成一組不同尺寸比例的試驗樣片，并通過專業(yè)設(shè)備（圖1是用于測量FLC曲線的ARAMIS-FLC設(shè)備）進行剛性成形試驗（圖2），進而得到縮頸或破裂前的臨界變形量，每一個樣片試驗得到一組二維坐標(biāo)點，將每組二維坐標(biāo)點的最高點連接成線后就獲得了材料的成形極限曲線（圖3），不同尺寸試樣的試驗做得越多，所得到的FLC便越準(zhǔn)確。
成形件成形數(shù)據(jù)的獲取
使用軟尺獲取
如圖4所示，在使用軟尺進行應(yīng)變測量時，要求所印網(wǎng)格必須是圓網(wǎng)格。印制在板料上的圓形網(wǎng)格經(jīng)過塑性變形變?yōu)闄E圓形網(wǎng)格，通過軟尺測量橢圓的長軸及短軸的尺寸變化，得出長、短軸的應(yīng)變狀態(tài)。軟尺上有零刻度線、負(fù)刻度線及正刻度線，測量橢圓時，例如測量橢圓長軸，只需要看哪個刻度線對應(yīng)的長度可以與橢圓的長軸重合，重合后記下讀數(shù)即可。
軟尺測量的原理是：零刻線對應(yīng)的長度是未變形圓的直徑，左側(cè)標(biāo)記-60對應(yīng)的長度是0.6倍直徑的長度，右側(cè)標(biāo)記100的刻度表示直徑伸長一倍的長度，標(biāo)記200的刻度表示直徑伸長兩倍的長度，所標(biāo)記的數(shù)值即為工程應(yīng)變的大小。
軟尺測量是網(wǎng)格試驗早期使用的測量工具，其缺點一是測量工作量大，手工對成百上千個網(wǎng)格依次進行長短軸比對測量，耗費大量的時間；二是測量結(jié)果不準(zhǔn)確，橢圓的長短軸方向需要人眼判斷；另一方面印制的網(wǎng)格刻線本身就有一定的寬度，在對比過程中網(wǎng)格的刻線與軟尺的刻線如何重合以及數(shù)據(jù)的獲得中，人為主觀因素?fù)诫s較多，極有可能同樣的網(wǎng)格不同人測量的結(jié)果會有差異。
專業(yè)設(shè)備獲取
以Comsmart網(wǎng)格應(yīng)變分析設(shè)備為例，通過手持?jǐn)z像頭拍照的方式獲取網(wǎng)格應(yīng)變的具體情況，從拍照到計算機計算結(jié)束約1個小時即可完成，具有操作方便、快捷、易標(biāo)定等優(yōu)點，對比軟尺測量的方式，在準(zhǔn)確度及實用性上有了極大的提高。圖5為Comsmart手持?jǐn)z像頭測量，圖6為截取的圖片。
成形極限圖的使用與分析
將板料的實際應(yīng)變狀態(tài)與板料的FLC曲線相結(jié)合，便得到了FLD成形極限圖，表示板材在不同的應(yīng)變狀態(tài)下的變形極限。FLC作為破裂的標(biāo)準(zhǔn)，用以考察板料的成形區(qū)域是否有拉裂、縮頸的風(fēng)險。此時我們還可設(shè)定安全裕度(如8%、10%等)進一步降低FLC形成安全余裕度線，用更加嚴(yán)格的要求來控制板料的成形能力。
對于不合格的處于安全余裕度之上的點，我們的主要目的是將該點移動至曲線之下，如圖7所示，可通過以下三種情況分別對模具進行改進：
⑴A點情況，主應(yīng)變?yōu)檎⒋螒?yīng)變?yōu)檎�，處于FLC與10%安全余裕度線之間，不滿足規(guī)定要求，為使該點移動至10%線之下，我們可以讓該點向右下方移動，即降低主應(yīng)變e1，或增大次應(yīng)變e2，或同時既降低主應(yīng)變e1，又增大次應(yīng)變e2。繼續(xù)分析主次應(yīng)變在實際板料上的變形方向，同時確定模具結(jié)構(gòu)對主次應(yīng)變成形的影響部位，為了降低主應(yīng)變e1，將對應(yīng)模具上e1的筋或具體結(jié)構(gòu)或設(shè)備參數(shù)調(diào)整至降低板料流動阻力的狀態(tài)，為了增大次應(yīng)變e2，將對應(yīng)模具上的筋或具體結(jié)構(gòu)或設(shè)備參數(shù)調(diào)整至增大板料流動阻力的狀態(tài)；
⑵B點情況，主應(yīng)變?yōu)檎螒?yīng)變?yōu)樨?fù)，不滿足規(guī)定要求，需要將B點向左下方移動，對應(yīng)降低主應(yīng)變e1，并進一步降低次應(yīng)變e2，確定模具結(jié)構(gòu)對e1、e2的影響，調(diào)整對應(yīng)模具上的筋或具體結(jié)構(gòu)或設(shè)備參數(shù)；
⑶C點情況，主應(yīng)變?yōu)檎�，次�?yīng)變?yōu)榱�，不滿足規(guī)定要求，需要將C點向下方移動，對應(yīng)需降低主應(yīng)變e1，確定模具結(jié)構(gòu)對e1的影響，調(diào)整對應(yīng)模具上的筋或具體結(jié)構(gòu)或設(shè)備參數(shù)，減輕模具對板料的流動阻力。
具體的應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)該具體分析，總體上降低主應(yīng)變是解決拉裂問題的常用手段，分析控制次應(yīng)變的大小對縮頸拉裂問題也有極大的幫助。
案例說明
其實我們在實際生產(chǎn)中最常見到的是上節(jié)中C點的情況，即主應(yīng)變起主要影響。圖8為某側(cè)圍A柱位置偶發(fā)縮頸缺陷，經(jīng)網(wǎng)格試驗測定，整體區(qū)域中最小安全裕度僅為8.91%，小于10%安全裕度線，危險點在FLD中基本處于FLC曲線Y軸正下方（圖9a），根據(jù)網(wǎng)格拉伸狀態(tài)，分析圖中紅區(qū)板料流動對危險點起主應(yīng)力拉伸作用，然后進行兩方面模具優(yōu)化工作：⑴研修放大位置1的拉延筋槽R角；⑵研修門洞2位置壓料面硬點，并減少整體主應(yīng)力的拉延程度。模具經(jīng)多次優(yōu)化并兼顧面品質(zhì)量后，再次進行網(wǎng)格試驗，成形裕度提升至14.1%，滿足最低10%的安全線（圖9b）。
結(jié)束語
隨著網(wǎng)格試驗設(shè)備的逐漸普及使用，深入了解網(wǎng)格試驗的工作原理及作用，能夠有效提高拉延模具縮頸、拉裂問題的分析及解決速度，當(dāng)然網(wǎng)格試驗對于分析坑、皺等制件質(zhì)量缺陷也有很好的指導(dǎo)作用，方法上與解決縮頸拉裂大同小異。
