基于正交试验的座椅撑板冲压成形回弹研究及优化

以某汽车座椅撑板为研究对象,采用Autoform有限元软件建立拉延过程有限元模型,对其成形和回弹进行分析。针对拉延成形过程中回弹量过大的缺陷,设计正交试验,选取压边力、摩擦系数、冲压速度和凸凹模间隙4个重要工艺参数作为因素,研究工艺参数对回弹量的影响规律,得到最优的工艺参数组合为:压边力250 k N,摩擦系数0.08,凸凹模间隙1.2 mm,冲压速度4000 mm·s~(-1)。采用优化参数组合进行试模,试验结果与数值模拟结果吻合较好,工件成形效果完全符合设计要求。     

工艺参数和材料性能对板料成形回弹的影响

分析总结了数值模拟中模拟参数（有限无算法、单元类型、材料模型、本构方程、积分点选取、接触和摩擦法则等）对回弹模拟精度的影响。对一细长支腿零件的工艺成形过程进行了数值模拟，研究了工艺参数及材料性能参数（压边力、凸模圆角半径、凸凹模间隙、板料厚度、摩擦系数、材料硬化指数）对工件回弹的影响。回弹角随凸模圆角半径和凸凹模间隙的增大而增大，随压边力、扳料厚度、摩擦系数和材料硬化指数的增大而减小。     

成形工艺参数对U形件回弹影响的仿真分析

针对U形件弯曲回弹问题,在Abaqus软件中建立6061铝合金薄板U形件拉延成形二维有限元模型,使用Numisheet’ 2011会议回弹测量方法和成形极限图缺陷判据,研究U形件成形过程中单工艺参数对回弹量的影响,通过L_9(3~4)正交试验获取U形件回弹控制最优工艺参数组合。结果表明:不改变其他成形工艺参数,U形件回弹量随着凸、凹模圆角半径或拉延深度的加大,总体呈上升趋势,随凸、凹模间隙值的减小总体呈下降趋势;U形件回弹量随"凸模-板料"摩擦因数的增大而增大,随"凹模、压边圈-板料"摩擦因数或压边力的增大而减小;成形工艺参数影响U形件回弹量的主次顺序依次为"凹模、压边圈-板料"摩擦因数、"凸模-板料"摩擦因数、凸、凹模间隙值、压边力,以优水平工艺参数组合A_2B_3C_1D_3进行成形模拟,U形件法兰端部最大位移偏移量为0.84 mm,回弹控制效果明显。     

基于Dynaform的DP600高强钢U形弯曲回弹影响因素研究

为探究工艺参数对DP600高强钢回弹的影响规律,在Dynaform有限元仿真软件中,采用考虑随动硬化的材料本构模型,探究压边力、成形间隙、摩擦系数、凸模形状、板料厚度5个因素对制件回弹的影响。结果显示:小间隙、大摩擦系数、大板料厚度均可减小制件回弹。U型件成形过程中以弯曲变形为主时,小压边力对回弹有利,以拉伸变形为主时,大压边力对回弹有利。凸模形状对回弹影响不大。可为回弹较大梁类件提供工艺优化或材料调整建议。     

基于Dynaform的L形件弯曲回弹有限元分析

以L形件为研究对象,根据板料成形特点及回弹规律,利用Dynaform软件对L形件冲压成形进行了回弹仿真试验。依据回弹仿真试验结果,用正交试验法对冲压参数凸凹模圆角半径、板材厚度、压边力和摩擦系数与L形件冲压回弹之间的关系进行了分析。结果显示,凸凹模圆角半径、板材厚度、摩擦系数对L形件的冲压回弹有显著影响。当弯曲工艺参数处于合理范围内时,L形冲压件回弹量随凸凹模圆角半径增大而增大;随板料厚度的增大而越小;随摩擦系数和压边力的增大,回弹角先增后减。     

基于小波神经网络和粒子群算法的铝合金板冲压回弹工艺参数优化

针对铝合金复杂件冲压后出现的较大回弹缺陷,同时为减少冲压成形工艺参数的优化时间,使用有限元仿真软件DYNAFORM对冲压成形及回弹过程进行数值模拟,在确保数值模拟与试验结果基本一致的基础上,利用代理模型对回弹进行了优化研究。以NUMISHEET'96 S梁为研究对象,凸模圆角半径、凹模圆角半径、压边力、板料厚度作为影响因素,成形后最大回弹值作为成形目标,运用拉丁超立方抽样,通过数值仿真获得样本数据,建立影响因素与成形目标之间的小波神经网络代理模型,利用粒子群算法对该模型迭代寻优获得最优工艺参数。结果表明:小波神经网络能较好地描述板料工艺参数与回弹之间的映射关系,优化后成形件的回弹量大大减小。     

基于响应面模型和遗传算法的汽车发罩外板冲压工艺参数多目标优化

以汽车发罩外板为例,将压边力、冲压速度、凹模与板料间摩擦系数和凸模与板料间摩擦系数作为工艺参数变量,以拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量为优化目标,应用中心复合试验设计(CCD)及有限元模拟获取样本数据。由试验数据建立二阶响应面模型,结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现多目标优化,得到优化的工艺参数组合为:压边力为1145kN,冲压速度为3480mm·s~(-1),凹模与板料摩擦系数为0.106,凸模与板料摩擦系数为0.13。基于优化的工艺参数指导模面回弹补偿分析并试模,研究结果表明,发罩外板实际冲压成形质量较好。     

基于响应面法的汽车后轮罩工艺参数优化

以某汽车后轮罩作为研究对象,采用响应面法对冲压工艺参数进行优化。选取压边力、拉延筋阻力系数、摩擦因数、凸凹模间隙为工艺参数变量,优化目标为拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量。采用Box-Behnken法设计响应曲面试验,建立工艺参数与拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量之间的响应面模型;通过响应面模型优化得到的压边力为350 kN、拉延筋阻力系数为0.40、摩擦因数为0.13、凸凹模间隙为0.6 mm。采用经过优化的参数组合模拟得到的拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量的误差分别为0.5%和0.2%,可用于替代有限元模型进行计算。根据最优工艺参数组合指导模面回弹补偿并进行试生产,可以生产出满足质量要求的汽车后轮罩。     

基于Dynaform的V形件弯曲回弹数值分析

针对板料成形过程中的回弹现象,采用Dynaform软件对回弹过程进行数值模拟分析,提出了一种可以减小金属冲压过程中回弹的工艺方案,并采用正交试验法从摩擦系数、板料厚度、压边力和凹凸模间隙等方面进行回弹的仿真计算,通过四因素三水平的正交试验对各回弹影响因素进行分析,找出了各因素对回弹影响的规律。模拟结果表明,随着压边力的增大,V形件的回弹量相应减小;随着凸凹模间隙增大,回弹角呈递增趋势;在摩擦润滑条件较差的情况下回弹量较小;板料厚度的变化也会对回弹产生影响。     

汽车前地板单动拉延成形工艺分析与数值模拟

以某型号微型面包车的前地板拉延成形过程为例,对材料特性进行分析,并建立数学建模后,进行冲压模拟分析。选取冲压成形工艺参数中的压边力、凸凹模间隙和拉延筋高度3个因数进行正交试验分析,以坯料的局部最小厚度为优化目标值,以防止产生拉裂现象。冲压数值模拟分析表明,压边力最显著,拉延筋高度为其次,凸凹模间隙为最次。为保证前地板冲压成形的均匀性,最佳工艺参数为压边力950 k N、凸凹模间隙0.84 mm、拉延筋高度6 mm,并对前地板零件进行验证。验证结果表明,成形表面较为光顺,且无裂纹,虽在曲率变化较大的区域有少量褶皱外,但冲压质量完全符合前地板设计要求。     

圆筒形件充液拉深成形精度

本文系统地研究了平底和球面圆筒形件充液拉深成形精度。充液拉深成形中，由于高压液体紧紧将毛坯贴向凸模表面，因而零件具有良好的贴模性并能获得很高的内径精度。同样，由于液压的施加在凸模圆角和压边圈之间产生与凸模运动方向相反的局部胀形，减小了凸模圆角处的弹复，提高了侧壁及球面件底部的形状冻结性。但是，平底零件的底面形状因液压的施加而使形状冻结性不好，平面度降低。     

基于正交试验的某齿轮轴工艺参数优化

齿轮轴成形属于精密成形过程,其预制坯形状对终锻成形质量有至关重要的影响。本文以影响预制坯成形过程中的4个工艺参数——凸模速度、摩擦因数、预锻凸模拐角斜度、预锻凹模斜度为设计变量,终锻成形载荷与坯料充填情况为目标函数,利用正交试验,选用了4因素3水平进行试验方案设计,利用Deform-3d软件分别模拟分析了各个不同试验方案,得到了最佳工艺参数组合,并通过模拟验证该优化方案的正确性。试验结果对生产实际具有一定指导意义。     

基于正交试验和灰色系统理论的拼焊板前纵梁成形优化

影响拼焊板冲压成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。以压边力、拉延筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平正交试验,模拟拼焊板前纵梁拉延成形过程,获得最大减薄率和最大焊缝移动量的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的压边力、拉延筋截面几何参数进行有限元模拟验证,指导设计、试模,成形的质量得到明显提高。     

汽车座椅外侧板单动拉延成形工艺分析及优化

以某型号汽车座椅外侧板为例,采用Auto Form软件对座椅外侧板拉延成形过程进行模拟分析,并根据分析结果预测出拉延过程中的拉裂风险。通过调整零件的圆角半径和修改局部结构,消除了开裂风险,降低了最大减薄率。为取得更好的成形效果,选取压边力、摩擦系数、冲压速度、凸凹模间隙4个重要成形工艺参数进行正交试验及参数优化,得出最优工艺方案为:压边力250 k N、摩擦系数0.13、冲压速度1000 mm·s-1和凸凹模间隙2.42 mm,最终零件的最大减薄率为24.33%,最大增厚率为6.54%。采用优化后方案进行实际拉深试模,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致,工件质量完全符合设计要求。     

Finite element analysis of sheet Hydromechanical forming of circular cup

Sheet hydroforming is a process of converting flat sheet into desired component geometry by using water pressure in a controlled manner. This paper dealt with sheet Hydromechanical forming (SHMF) of circular cup. In this process, blank is first placed on the lower die (a fluid chamber combined with draw ring) and then after sealing the blank between blank holder and draw ring, punch progresses to deform the blank. Pressure of the fluid chamber is also increased simultaneously with the punch progression. The present work endeavours to understand the effect of strain hardening exponent, anisotropy ratio and interfacial friction between blank and tools surfaces for different modes of deformation––stretching to drawing mode on sheet Hydromechanical forming of circular cups.A finite element (FE) model was developed for simulating the SHMF process using dynamic explicit, commercial code, LsDyna. The model after experimental validation used for studying the effect of above parameters on the process. The analysis reveals that higher cup depth with minimum thinning for forming dominated by stretching mode can be achieved with material of higher anisotropy ratio, strain hardening exponent by using a rough punch and effective lubrication at blank-die–blank holder interfaces. On the other hand in case of drawing as mode of deformation, thinning is influenced mainly by interfacial friction condition between blank and tool surfaces as compared to material properties.     

基于Dynaform的印涂铝盖冲压拉深摩擦条件的数字化设计技术

以非线性有限元软件Dynaform为平台,保持凸模与坯料间的摩擦系数不变,分别将凹模与坯料间的摩擦系数取值为0.01,0.02,0.04,0.08和0.1,研究凹模与坯料间的摩擦系数对1716印涂铝盖冲压拉深过程中壁厚分布的影响;再将凹模与坯料间的摩擦系数保持不变,分别将凸模与坯料间的摩擦系数取值为0.1,0.125,0.15,0.17和0.18,研究凸模与坯料间的摩擦系数对1716印涂铝盖冲压拉深过程中壁厚分布的影响。结果表明:1716印涂铝盖末次拉深的相对合理摩擦条件是凸模与坯料间静摩擦系数取0.17,凹模与坯料间动摩擦系数取0.020。同时,生产试验表明,采用静摩擦系数为0.17、动摩擦系数为0.020的摩擦条件可以生产出质量合格的产品。     

Analysis of wear in deep-drawing process of a cylindrical cup

In the present investigation, a deep-drawing process forming a cylindrical cup is simulated using the finite element method to study the wear depth on the draw die arc segment. Both the Blank and the die are assumed to be deformable. For the blank, both the elasto-plastic and elasto-viscoplastic material behaviors are considered, while the die material is assumed to be elastic. The materials are isotropic and Von-Mises yield criterion is employed. Considering the elasto-viscoplastic behavior for the blank, the effect of punch speed on the wear depth of the die shoulder is investigated. Meanwhile, the effects of different process parameters such as the blank holder force, the die radius as well as the clearance between the punch and the die on the wear depth profile of the arc segment of the die are investigated and several conclusive results are presented. The results show to be in good agreement with those cited in literature.     

基于DYNAFORM的汽车前防撞梁支撑板的拉延模具设计

汽车覆盖件是以冲压件为主的零件,而作为生产冲压件的冲压模具的设计,与汽车覆盖件的成形质量息息相关。利用DYNAFORM仿真软件对某汽车防撞梁支撑板进行了拉延仿真,并依据仿真结果对其冲压速度、拉延筋布置方案、压边力、凸凹模间隙等参数进行选取和设计。通过分析厚度变化云图,采用厚度差来评价成形结果,确定了具有较好成形效果的参数组合。仿真结果表明:在确定了拉延模具采用等效实体拉延筋的设置后,压边力为360 k N、冲压速度为4000 mm·s-1、凸凹模间隙为0.66 mm时,可获得最好的成形效果。本设计及其仿真结果为其他类型的汽车防撞梁支撑板拉延模具设计提供了有效参考。