沖切邊緣特徵對板金沖壓成形邊緣破裂現象影響之研究

Abstract

先進高強度鋼由於具有高強度之特性，可使用較少之材料達到相同之安全性，目前已被廣泛應用於汽車結構件，然而先進高強度鋼於沖壓成形時容易產生邊緣破裂。其邊緣破裂難以透過CAE模擬進行預測，且目前預測沖壓板材破裂最準確之成形極限曲線(FLC)也無法有效預測邊緣破裂發生，因此為了解決邊緣破裂現象，本研究主要為探討沖切邊緣之特性以及量化邊緣特徵之分析方法。 本論文首先針對影響邊緣特徵與邊緣成形性之相關製程參數，以及實際發生邊緣破裂之載具進行文獻蒐集與整理，所整理之相關製程參數包括沖頭圓角、沖壓速度、沖頭角度、壓料力、板材厚度及材料強度等；而透過已發表之實際產品缺陷歸納出容易產生邊緣破裂成形模式主要有三種，分別為圓孔凸緣(hole flanging)、拉伸翻邊(stretch flanging)以及拉伸彎曲(stretch bending)，並藉由文獻分析，定義以剪斷面(burnish)分布比例作為判斷沖切邊緣特徵之方法。為了探討不同邊緣特徵與邊緣破裂之關聯性，本論文透過一次一因子實驗法及田口實驗法分析上述已整理之相關參數，並比較不同參數間之影響程度。 而為建立預測邊緣破裂之CAE模擬，本論文透過上述所歸納之三種成形模式設計出本研究所使用之實際載具造型，首先利用ABAQUS軟體分析各別成形造型之破裂機制，並與先前已探討之基礎載具擴孔實驗進行比較，確認其一致性；接著，由於成形造型之尺寸參數亦會影響邊緣破裂，因此藉由PAM-STAMP軟體探討不同尺寸參數於不同成形造型中之影響程度；最後則為參考上述分析之結果，設計包含此三種成形模式之實際載具，並於PAM-STAMP軟體建立此載具之模擬模型。 最後藉由上述之研究結果，設計出可探討邊緣特徵與特性之相關參數的實驗規劃，包含沖孔實驗及圓孔拉伸實驗，未來將可透過本論文之規劃完成實驗驗證，量化邊緣特徵、預測及避免邊緣破裂，並提供模具設計之參考。