型材多点拉弯成形模具型面的分段补偿迭代方法

确定了多点拉弯模具单元体成形位移量的计算准则,并通过数值迭代计算方法引入不同阶段的补偿因子,实现了多点拉弯模具型面调形过程的快速迭代。有限元模拟和成形试验结果表明,制件的最大回弹量由6.87mm降低到1.03mm,说明优化后的模具型面能够有效地减小形状偏差和回弹量。     

拼焊板V形自由弯曲回弹控制影响因素分析

回弹是影响弯曲件最终形状和精度的关键因素。拼焊板在弯曲过程中,影响回弹过程的因素比单板更为复杂。材料性能、工艺参数及板料与模具的几何参数微小的变化,都会引起回弹的较大变化。本文以横向拼焊板V形自由弯曲为研究对象,采用试验方法对拼焊板弯曲及回弹过程进行了研究,分析了影响横向拼焊板回弹的主要因素,为进一步研究拼焊板V形自由弯曲回弹控制技术奠定了基础。     

基于逆向工程的复杂曲面冲压件回弹补偿

针对复杂曲面类零件提出了一种采用三维全型面扫描检测零件的方法,通过逆向建模得到扫描数模,并与设计模型进行对比,得到成形零件的偏差量。对于某大型核电汽轮机空心叶片外弧零件,采用提出的三维全型面检测方法对其进行数据检测,并与设计模型进行比较,得出该零件的最大正偏差为2.59mm,最大负偏差为-3.04mm。与传统专用检具相比,三维全型面检测可以用于快速检测各类复杂零件,具有检测数据全和精度高的特点。对于该零件的回弹问题,提出了基于逆向工程的零件回弹补偿方法。对叶片外弧零件进行回弹补偿后,进行模具加工和试验,得到最终叶片外弧零件的最大正偏差为1.36mm,最大负偏差为-1.43mm,满足叶片外弧尺寸偏差的要求。     

管材空间绕弯回弹补偿方法研究

管材弯曲卸载后将不可避免地产生一定回弹,严重影响弯管生产的精度与效率.基于数值回弹预测,对加工弯管的绕弯模具型面进行回弹补偿,得到新的模具型面,依然是目前降低回弹的主要措施.对以回弹为主要成形缺陷的空间弯管绕弯成形进行了研究,采用弯曲回弹对应节点位移矢量与曲线局部弗朗内特标架相结合的节点几何补偿法,对弯曲模具进行型面修改.利用数值回弹预测方法,针对回弹量多次迭代补偿,可以有效补偿回弹误差,保证空间弯管几何精度.     

基于多工序回弹补偿的大型汽车覆盖件成形优化

针对某品牌SUV汽车大型覆盖件成形过程存在的易起皱、破裂和回弹等质量问题,进行了工艺参数多目标优化和回弹补偿优化.首先,以最大增厚率和最大减薄率为评价目标,利用正交试验和Design - Expert软件对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数进行多目标优化,并确定最优工艺参数组合; 其次,以最大回弹量为评价目标,利用多工序补偿法对拉延模和修边冲孔模进行回弹补偿,并对最优冲压工艺参数组合和回弹补偿面进行仿真分析和试模实验.研究表明:优化后的成形工艺参数能够防止零件破裂,减少起皱以及降低最大增厚率和最大减薄率; 多工序回弹补偿能够有效控制回弹量,减少整形工序.本文的优化方案可为提高大型汽车覆盖件的成形质量和节约成本提供参考.     

板料回弹控制的成形工艺面多目标优化

针对高强度板成形后回弹大的问题,以工件回弹前后对应节点的位移偏差和等效塑性应变裕度最小化为目标,以板料最大增厚率和最小减薄率为约束条件,建立基于车身侧外板回弹控制的工艺面多目标优化模型。采用实验设计（DOE）和径向基函数（RBF）神经网络方法建立优化代理模型,对均匀实验设计方案进行改进以提高优化精度,并与未改进的RBF神经网络和响应面（RSM）代理模型的优化结果进行对比分析。结果表明,建立的多目标优化模型是合理的,改进RBF神经网络代理模型的优化精度较高,在所抽取的满意解中,回弹和等效塑性应变裕度目标函数的相对误差分别为15.9%和2.2%。与实验设计中回弹量最大的样本方案相比,优化后车身侧外板回弹量减少5.149 2 mm。     

变压边力对差厚拼焊板方盒形件拉深成形质量的影响

与单板相比,由于料厚比（或强度比）、焊缝性能以及成形过程中焊缝移动的影响,使拼焊板成形更为复杂。拼焊板拉深是拼焊板冲压成形中最典型成形工艺,影响拼焊板拉深成形质量的主要因素有压边力、模具几何参数、料厚比和摩擦条件等。其中,压边力的大小及加载方式对拉深成形极限及焊缝移动有着显著影响。本文采用数值模拟技术,研究了拼焊板方盒形件拉深成形过程中变压边力方案对焊缝移动及成形极限的影响规律。研究表明可以通过调整焊缝两侧板料压边力的大小,使得在尽可能满足成形深度的同时减少焊缝移动,从而提高拼焊板方盒形件的成形质量。     

轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟

以某款地铁车辆窗下补强板为例,利用有限元软件Autoform,研究了拉延筋强度系数、压边力和模具间隙参数对补强板件成形的影响。结果表明:拉延件拉裂主要由成形过程中板料局部流动不均匀所致,起皱是由于拉延过程中边角处物料聚集引起;拐角处设置重拉延筋可极大地消除起皱缺陷,通过正交试验找出参数匹配的最优组合,可进一步对边角起皱和拉裂缺陷协调控制。最优参数组合是拉延筋强度系数为0.35、压边力为800 kN和单边模具间隙为0.20 mm;基于回弹量对模具型面进行补偿可有效控制轮廓精度,取1.1的补偿系数时效果最好。基于模拟结果进行了成形试验,得到了合格工件,验证了模拟控制措施的有效性。     

基于方形压头的船体外板分段成形设计研究

以船体曲面外板三维曲面件为研究对象,针对方形压头对大型板材数值模拟进行研究,将多点成形和分段成形法相结合,当板材尺寸大于模具大小时,对板材进行分区域成形,实现小模具对大型板材的分段成形。对比模具冲压的距离、重叠区的大小对分段成形回弹后曲率半径的影响,结果表明合理的冲压距离和重叠区的大小可以提高成形效率。分析板材分段冲压回弹后的曲率半径,计入回弹的影响,并通过神经网络进行回弹预测,计算模具回弹补偿量,使用回弹补偿后的模具再次冲压成形,对比板材最终成形的曲率半径和目标曲率半径,误差仅为6.3%,且曲面光顺,证明该方法的有效性,为大尺寸板材多压头分段快速成形提供理论基础。     

多点成形回弹补偿算法及其验证

采用理论分析、数值模拟与成形试验相结合的方法,研究了板材多点成形回弹补偿和修正方法。基于弹性幂强化材料模型推导了回弹前曲率的计算公式,结合三次B样条拟合建立了修正回弹的模具型面补偿方法。根据计算得到的模具型面信息对成形过程进行了数值模拟及试验验证,结果表明:本文方法可以有效地控制单曲率曲面多点成形过程中回弹引起的形状误差。     

汽车复杂梁形件冲压成形及回弹数值模拟

回弹问题是影响高强钢板进一步应用的原因之一,为了降低回弹影响,通常可以通过设置合理的工艺参数的方法减小回弹.以材料为高强钢的复杂型面汽车后边梁为例,对成形过程进行数值模拟分析,采用设置等效拉延筋及改变压边力大小的方法优化零件的成形结果,并最终确定后边梁成形时的等效拉延筋位置分布、拉延筋阻力和压边力的大小.利用计算出偏移最大的节点之间距离的方法对后边梁的回弹量进行测量.采用局部增大拉延筋阻力以及减小压边力的方法,对后边梁成形后所产生的卸载回弹及修边回弹进行控制,等效拉延筋阻力与压边力进行合理配比使回弹减小到较小的范围.最后将模拟所得到的结果与实验结果对比,即零件回弹较小,成形精度较高,进而得出该回弹控制方法可用于指导实际生产的结论.     

冲焊型液力变矩器叶片成形的精密控制

为避免传统叶片制造过程中反复修模、试模问题,本文提出了一种对带有加强筋和折边的YJC265冲焊型液力变矩器泵轮和涡轮的叶片成形进行精密控制的方法。该方法能够预测出叶片制造过程中出现的回弹量,并按计算结果补偿叶片模具型面,得到理想的叶片冲压件;又通过成形回弹计算与模具补偿方法,制造了YJC265液力变矩器样机,且样机性能试验结果超过了设计要求,生产周期和成本远远小于传统方法。本文提出的方法能够保证叶片回弹的精度,指导叶片模具设计,保证模具开发的一次成功率,对变矩器叶片的实际生产具有重要意义。     

车用齿轴的冷挤压模具优化

齿轴是汽车传动机构的重要零件,其复杂的外观形状,尤其是前端齿部及中间镦粗部位,在挤压成形中对模具的磨损较大.因此,根据零件的非重要特征,在模具齿部建立非对称斜角和圆角,对模具结构进行了优化.建立正交试验方案,通过Deform-3D软件对不同模具方案进行数值模拟.结果表明:当非对称斜角的横向宽度为1.3 mm、纵向高度为0.8 mm、圆角半径为0.8 mm时的方案,为最优方案.     

镁合金拼焊板制备及冲压成形研究

采用钨极氩弧焊制备了性能良好的镁合金拼焊板,并进行了镁合金拼焊板覆盖件冲压工艺的试验研究.试验结果表明,合理的成形工艺能有效地解决镁合金拼焊板冲压成形过程中产生的缺陷.通过对拉深速度、成形温度、坯料形状以及润滑条件等参数的控制,能够制得镁合金拼焊板覆盖件.     

铝合金车门内板成形工艺数值模拟及模具设计

在冲压拉延过程中为了减少汽车覆盖件产生起皱和破裂等缺陷,针对材料为AA6009铝合金的车门内板,运用有限元软件DYNAFORM进行拉深成形数值模拟和工艺优化。采用设置板料压边力,摩擦系数以及拉延筋的方法,以内板的成形极限图(FLD)和壁厚分布图为衡量标准,对成形缺陷产生的原因进行预测和优化,得到最佳加载方式。然后运用三维造型软件UG进行了汽车内板的凸、凹模和压边圈的设计并进行了模具零部件的设计,完成了模具装配与校核。结果表明,在凹模上设置拉延筋并且设置合理的压边力和摩擦系数,可以有效地提高工件的成形质量,防止起皱和破裂的产生,最后运用UG进行三维零件的绘制与装配,减少了模具研发的时间与试模周期。     

中国标准动车组前端三维蒙皮件冲压成形

以中国标准动车组前端三维蒙皮件为例,利用通用有限元软件Autoform对该类厚度大、拉延深度浅、空间结构复杂、非对称的V型截面蒙皮件的成形过程进行了模拟分析。研究了压边力、拉延筋、凹模圆角、拉延深度、摩擦因数及模具间隙等工艺和结构参数对蒙皮件成形的影响。分析了该类构件拉伸不足及轮廓精度差等成形缺陷的成因,并提出了相应的控制方法。结果表明:拉伸不足主要由成形过程中板料的流动阻力不足引起,可通过增大压边力、设置拉延筋进行控制,对于本文所研究的长条形蒙皮件而言,采用变强度拉延筋可以有效控制拉伸不足;轮廓精度差主要由回弹量大引起,优化成形工艺参数可一定程度上提高蒙皮件轮廓精度,工艺参数对轮廓精度的影响程度按照从大到小排序为:凹模圆角、摩擦因数、模具间隙、拉延深度;基于回弹量对模具型面进行补偿可以有效控制蒙皮件的轮廓精度;对于4 mm厚5083-H111铝合金蒙皮件而言,回弹补偿系数取1.2时,蒙皮件的轮廓精度最好。基于模拟结果开展了成形试验,得到合格的成形件,验证了缺陷控制措施的有效性。     

基于VBHF的差厚激光拼焊圆筒件成形仿真研究

为研究变压边力对差厚拼焊板成形性能的影响,以差厚拼焊圆筒形件为例,设计2种随位置、行程不同的变压边力方案,得到了差厚激光拼焊圆筒形件的成形极限深度、焊缝移动量、破裂危险点处应变路径及焊缝两侧应变分布的变化情况.研究表明,薄、厚侧压边力的大小和分布对破裂危险点应变路径和安全裕度的影响很大,合理的变压边力分布可以调节焊缝两侧材料变形的均匀性,提高成形极限深度;通过变压边力技术可以控制薄侧破裂危险点的应变路径由拉压应变状态向双向拉伸应变状态过渡,从而调节破裂失效的位置,有效提高差厚激光拼焊圆筒件的冲压成形性能.     

钣金V形折弯回弹影响因素的有限元分析

在钣金V形折弯成形过程中,回弹对成形精度的影响很大,为此,针对板材的成形和弹复过程进行有限元仿真试验,分析材料性能参数（弹性模量,硬化指数）、板料厚度、模具几何参数（下模具开口宽度,上模具圆角半径）和润滑条件对折弯回弹的影响.仿真结果表明：回弹随弹性模量、硬化指数和板料厚度的增大而显著减小,随下模具开口宽度的增大而增大;上模具圆角半径和润滑条件对折弯回弹的影响较小,回弹随上模具圆角半径与摩擦系数的增大而缓慢减小.研究揭示了影响回弹的主要规律,为提高V形折弯成形精度提供了可靠的依据.     

基于响应曲面法U形件弯曲成形工艺参数优化

U形件弯曲成形过程中比较凸出的问题是回弹,将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相结合,应用于SUS430不锈钢的U弯曲成形.选取凹模圆角半径、模具间隙、冲压速度3个工艺参数作为主要的影响因素,回弹角度作为优化目标,建立15组Box-Behnken设计(BBD)试验方案,并建立因变量与目标值间的二阶非线性回归响应模型,借助Design-Expert软件对响应模型进行优化,通过优化取值获得模型较优的参数组合.经过仿真验证,将回弹角度由原来的3.39°减少到了2.19°,响应面与有限元软件的结合显著减少有限元模拟的次数,同时提高U形件成形质量.     

基于冲压CAE软件KMAS的板料冲压成形回弹预示及控制、补偿技术

在自主开发的商品化冲压成形CAE软件KMAS(King-meshAnalysisSystem)平台下,以NUMISHEET2002提出的Benchmark为研究对象,研究了高强钢在弯曲过程中回弹缺陷的产生机理,验证了基于KMAS计算的回弹预示精度。提出了基于KMAS的回弹控制、模具补偿的CAD/CAE/CAM实施流程,并针对典型弯曲结构给出了补偿措施。应用KMAS对某货车纵梁模具进行了改进设计,使用改进后的模具成形出的工件回弹量比原方案降低87%,证明了应用KMAS建立的模具补偿方法的有效性。