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。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形数值模拟

针对厚度为0.8mm,坯料直径为140mm的AZ31B镁合金板材的成形性能进行了有限元数值模拟.在温度为200℃、压边力为8kN、拉深速度为0.3mm/s的情况下,模拟了坯料成形过程中厚度的变化和成形规律,并进行了系统的分析.结果表明,凸模圆角部分是整个拉深件强度最薄弱的地方,减薄最大,是破裂危险区;凹模圆角部分容易发生破裂和起皱;法兰部分通常会发生增厚现象,同时是容易起皱的区域;筒底部分和侧壁部分在成形过程中厚度变化不大.     

压边力对圆锥形件拉深成形的影响

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式,合理控制成形过程中的压边力,可以消除这些缺陷,提高成形性能。本文以圆锥形件的成形为例,采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算,得到了最佳压边力变化曲线。本文还对模拟结果进行了实验验证。结果表明,变压边力拉深工艺能够极大提高板料的极限拉深高度。     

压边力对圆锥形件拉深成形的影响

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式,合理控制成形过程中的压边力,可以消除这些缺陷,提高成形性能。本文以圆锥形件的成形为例,采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算,得到了最佳压边力变化曲线。本文还对模拟结果进行了实验验证。结果表明,变压边力拉深工艺能够极大提高板料的极限拉深高度。     

5A90铝锂合金板材的温热拉深成形

在数值模拟研究压边力、毛料直径、凸凹模圆角半径、变形温度等对5A90铝锂合金板材拉深成形影响的基础上,采用正交试验设计方法对拉深成形工艺参数进行了优化设计,并进行了相应的拉深成形试验研究,研究表明,变形温度对拉深成形影响最显著,其次是毛料大小,而变形速度和压边力大小的影响较小,同时,通过对试验结果的计算、分析和总结,获得了5A90铝锂合金板材拉深成形的最佳工艺参数组合,在最佳工艺参数条件下,铝锂合金的拉深系数达到了0.45.     

薄板拉延过程中变压边力加载曲线的研究

压边力是薄板拉延成形过程中的重要工艺参数之一,变压边力可避免拉延起皱或破裂等缺陷。通过分析薄板拉延变压边力的力学机理,计算了指定圆筒形件采用多点压边变压边力加载装置时各压边点不起皱和不拉裂的临界压边力Qzi和Qli,分析了各压边点的变压边力加载曲线,证实了多点变压边力控制的可行性,认为变压边力技术在拉延成形中有较佳实践意义。     

汽车前地板成形有限元数值模拟

以某汽车前地板为例,运用有限元软件Autoform进行了成形过程数值模拟分析。通过模拟分析预测了板料成形过程中拉深不足、起皱、失效等缺陷;通过调整压边力大小、拉延筋参数、凸凹模间隙和摩擦因数,对模拟的结果进行优化,获得了一组最适合实际生产的工艺参数。在设置变强度双重拉延筋的基础上,最佳的工艺参数条件为:压边力为650 kN,成形力为5200 kN,凸凹模模具间隙为0.8 mm,摩擦因数为0.15。基于模拟结果进行成形实验,得到了合格的成形件,有效地缩短了模具的开发周期,降低了设计成本。     

柔性和刚性压边方式防止薄板多点成形拉裂的对比分析

采用有限元数值模拟方法研究了薄板鞍型件在有压边多点成形过程中的拉裂现象。提出了能够避免拉裂的柔性压边成形方式,分析了刚性压边与柔性压边成形时的成形极限和成形效果,证明柔性压边成形能够很好地解决板料起皱与拉裂之间的矛盾,并利用压边面中板料的流动分析了柔性压边成形时压边力大小与拉裂之间的关系。当采用刚性压边多点成形时,加大压边力板料可能拉裂,减小压边力板料可能起皱;而采用柔性压边多点成形方式可以有效避免起皱和拉裂,大大提高变形量,得到更好的成形结果。     

基于DYNAFORM的电机盖板冲压成形数值模拟试验研究

利用有限元分析软件DYNAFORM对一种浅拉深、大尺寸电机盖板零件进行冲压成形数值模拟试验,研究各主要工艺参数及拉延筋对拉延成形质量的影响,并分析缺陷产生的原因. 采用正交试验和综合分析法进一步优化工艺参数,以减少板料成形过程中出现的破裂、起皱和拉深不充分缺陷. 研究表明,通过合理布置拉延筋及优化工艺参数,可以有效提升拉延成形质量. 最终得到的最优工艺参数组合为:拉延筋阻力系数50%、压边力600 kN、摩擦因数0.16、冲压速度5000 mm/s、凸凹模间隙1.1t,通过模拟试验验证该工艺参数组合的准确性和有效性.     

一种上托底板成形工艺的改进

上托底板试产过程中出现了前后侧翼宽度不足、减薄、待焊接缝隙大等问题。针对零件形体存在类似盒形件的特点,调整了工艺内容,主要是将"U形弯曲→W状成形"修改为2次拉深成形。利用Dynaform软件对改进工艺从压边力、摩擦条件等工艺参数和模具结构方面进行了数值模拟分析。结果表明:第1次拉深压边力为200k N,第2次拉深压边力为80 k N,采用差异摩擦系数,即取凸模摩擦系数为0.17、凹模和压边圈摩擦系数为0.125,一次拉深凹模拐角渐变半径范围由(4～6) t增大至(5～8) t,二次拉深凹模拐角渐变半径范围由(5～8) t减小至(4～7)t时,改善了呈面内弯曲状侧翼的弯曲内侧的起皱和上端面凸圆角部分的减薄缺陷。改进工艺后零件减薄率能控制在20%范围内,保证了零件的刚度。     

梯温充液拉深成形数值模拟分析

提出梯温充液拉深工艺,即在板料温充液拉深实验装置中的凹模和压料板表面分别打上有规律的孔,通过接触加热在板料上形成梯度分布温度场。通过有限元模拟0Cr18Ni9不锈钢板料筒形件拉深过程,对比分析均匀加热与梯温加热2种不同加热方式对板料成形性能的影响。研究表明,与均匀加热相比,梯温加热拉深工艺能进一步提高板料的极限拉深比。     

Intelligent control technology for deep drawing of sheet metal

The intelligent press forming of sheet metal is a completely new and comprehensive technology that combines control-science, computer science, material science and metal forming theory. Although the technology originated in 1980s from America, it was focused on the spring-back of V-shaped bending. Not until 1990s was some pioneering research conducted on the intellectualized control of cup-deep drawing. The research field is expanded to the axis-symmetric part and non-axis symmetric part. After a series of theoretical and experimental research, an intellectualized control system on the deep drawing processing of sheet metal is developed. The common general feature of sheet metal on the process of deep drawing is analyzed and a completely mechanical model is concluded and the deep drawing intellectualized control of sheet metal is finally realized.     

基于拉深孔成形技术的杯形件拉深数值模拟

分析了拉深孔成形时的力学机理,并以杯形件为研究对象,进行拉深孔成形有限元模拟,同时分析了拉深后拉深件的危险断面处厚度减薄率和成形极限图（FLD）。分析结果表明,拉深孔排列规律、密度和孔径变化对板料的极限拉深高度有很大影响。     

非轴对称拉延过程的有限元分析

本文利用弹塑性有限元法分析了非轴对称拉延过程。计算中选用了考虑横向剪切影响的曲壳单元,提出了对板料随位置和加载变化而改变的边界条件的处理办法,得到了拉延过程中板料凸縁部分金属流动规律、工件剖面的几何形状,应变分布曲线等等。将计算结果与实验进行了比较,取得了一致的规律性。     

基于神经网络的板料拉深成形摩擦系数预测

板料拉深成形过程中，摩擦是一个很重要的参数，受很多因素影响，本文利用神经网络建立了板料拉深成形中润滑油、模具表面粗糙度、拉深速度和板料表面粗糙度与摩擦系数的BP神经网络摩擦模型，对板料拉深成形的有限元分析及优化设计具有重要的参考价值．     

模具间隙对AZ31B板料成形性能的影响

凸凹模间隙是板料成形过程中的一个重要参数,其设计合理与否将直接影响成形产品的质量及模具寿命等,对镁合金板料而言也是如此。通过多次工艺实验,研究了模具单边间隙对AZ31B交叉轧制镁合金板料成形性能的影响,结果表明：针对0.8 mm厚的AZ31B板料,其最佳单边间隙为1.05-1.10t。     

非轴对称盒形件拉延初期凸缘部分变形的有限元分析

本文利用弹塑性有限元法分析计算了非轴对称件拉延初期凸缘部分的变形,得到了主应力指向,金属流动规律,塑性区的扩展和应力应变分布。为了验证有限元计算,将所得结果与密栅实验进行了比较,取得了一致的规律性。     

变凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响

研究影响板料拉深失稳的因素大都忽略凸模运动曲线对板料成形极限性能的影响,利用伺服压力机可加载任意滑块速度和位移,以筒形件拉深为研究对象,加载了不同的凸模运动曲线,采用ANSYS/LS-DYNA进行拉深模拟并经实验论证。结果表明,不同的凸模运动曲线对拉深件厚度减薄率分布会产生很大的差异,其中台阶式凸模运动曲线对提高板料极限成形能力最为显著。