驾驶室车门内板拉延成形分析及其工程应用

针对汽车覆盖件形状复杂、成形性难以凭经验估计的问题,提出采用有限元数值模拟方法,对车门内板拉延工序进行成形性预测.通过一步法计算出符合材料流动特性的毛坯形状,大大提高了零件的可成形性.经有限元分析计算可知,零件内部进料困难,需在部分区域加开工艺孔.为了有效地消除起皱现象,提出在车门易产生起皱的地方布置八字形拉延筋.通过对压边力的调整,得出此零件成功拉延的压边力为500 kN.通过对比一般方形毛坯和优化毛坯的成形极限图,证明优化毛坯具有更好的成形性.最后将数值分析结果用于指导实际生产,成功地实现了车门内板的拉延,有效地减少了试模次数,降低了生产成本.     

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.     

基于有限元法的汽车A柱内板成形缺陷研究和工艺优化

起皱和开裂是汽车内板面临的两大主要问题.以某系列带有缺陷的A柱内板为例,采用有限元法模拟分析其冲压成形全过程.通过与实际零件起皱和开裂位置的对比,验证了该数值模型的可靠性.采用该有限元模型研究冲压件成形过程中材料流动的方向,结果表明,成形过程中板料流动受阻是该A柱内板产生起皱和开裂的主要原因.为解决某车型A柱内板表面缺陷的问题,提出在板材受阻位置切割一个三角形缺口的优化方法.相应的模拟结果表明,通过切割板材,可缓解板材流动受阻现象,该车A柱内板起皱和开裂现象得以解决.     

激光拼焊板圆锥形件拉深成形影响因素分析

以激光拼焊板圆锥形件为研究对象,基于Dynaform软件平台建立了拼焊板圆锥形件拉深成形的有限元预测模型,利用恒定不等的分块压边实验验证了有限元模型的预测精度,利用该模型分析了拼焊板圆锥形件拉深成形的特点及主要缺陷形式,得出了不同工艺参数对拼焊板圆锥形件的极限成形深度的影响规律以及侧壁起皱和焊缝移动两种主要缺陷形式的影响规律,该研究对拼焊板圆锥形件拉深成形工艺制定和参数选取具有一定指导意义。     

钢板不等温拉深成形的影响因素研究

建立了高温下方盒形件不等温拉深成形的有限元模型.利用正交试验,研究热冲压过程中模具温度对22MnB5钢板的不等温拉深成形能力的影响,并分析零件几何参数对22MnB5钢板的不等温成形能力的影响.结果表明,模具温度越高,22MnB5钢板的成形能力越好;其中凹模温度对成形能力的影响最大,压边圈影响次之,凸模温度影响不大.方盒形件的凸、凹模圆角半径越大,22MnB5钢板在高温下不等温拉深成形能力越好;转角半径越大,转角区域越不易起皱.     

铝合金覆层板成形极限图

提出一种创新的试验方法研究铝合金覆层板的成形极限图,即采用单拉试验获得成形极限图的左半区域,右半区域采用不同椭圆度的凹模得到不同应力状态下覆层板的成形极限应变,并且在成形极限图中引入方板对角拉伸试验数据,用于预测板材成形过程中起皱缺陷的产生,使成形极限图的预测功能更加完善。同时,进一步研究不同覆板材料和厚度对铝合金目标板材成形极限图的影响。研究结果表明:在覆层板方式下,目标板材成形极限图中的极限临界区向上移动,并向右移动,成形极限增大,并且成形极限图中起皱区域面积减小,抗失稳能力提高。成形过程选择强度系数K较高、加工硬化指数n较大及适当厚度的覆板有助于成形板材成形性能的提高。     

铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一,严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法,建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型,并通过实验验证了该模型的可靠性;在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律,并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。     

拼焊板锥盒形件拉深成形压边力控制研究

以拼焊板锥盒形件为研究对象,基于有限元数值模拟软件LS-DYNAFORM,建立了拼焊板锥盒形件拉深成形的有限元数值模拟模型。综合考虑破裂、起皱和焊缝移动等问题,研究了不同压边力控制方案对拼焊板锥盒形件拉深成形的影响。以获得满足特定成形深度要求下焊缝移动量最小的锥盒形件为目标,提出了拼焊板锥盒形件拉深成形过程中较优的压边力控制方案,为进一步开展拼焊板锥盒形件拉深成形过程控制技术的研究奠定了基础。     

旋压法兰起皱预测

针对金属薄板在普旋成形时易出现法兰起皱失效的问题,开展了铝合金封头普旋成形的有限元仿真及实验研究,分析旋压法兰边的弹性应变能及其增量与起皱失稳之间的关系,提出了铝合金材料的起皱判据.结果表明:在金属薄板普旋成形过程中,旋轮给坯料施加的变形力导致了法兰边的弹性应变能增加和振荡.由于弹性应变能增量幅值的增加,法兰边和旋轮作用区围成的扇形区域中出现了不稳定区域,故产生失稳起皱.基于Drucker公设提出了法兰起皱的判据,并建立了计算流程.通过普旋实验的验证可知,该判据能较准确地预测旋压成形时法兰边的起皱缺陷.     

基于Dynaform的方盒形件拉深压边力的数值模拟

为解决方盒形件拉深成形中易出现拉裂与起皱等缺陷,在凸缘部分施加压边力,压边力的大小直接影响工件的成形质量。利用有限元数值模拟方法,在不同的恒定压边力模式下模拟方盒形件拉深过程中的板料流动情况。模拟结果表明,适当的压边力能够有效地抑制坯料拉裂及延缓起皱,并能提高材料的成形性能。     

板料渐进成形工艺等高线图生成方法的研究

板料数字化渐进成形工艺可以通过数控渐进成形机床加工出成形极限较大、形状复杂的板材零件,在航空航天、汽车和民用产品的小批量钣金件加工方面具有广泛的应用前景。如何生成成形零件的等高线图是该工艺的关键技术。对板料渐进成形工艺等高线图的生成方法进行了研究,提出一种基于Matlab拟合Bezier曲面并快速生成等高线图的方法。对理论抛物面和飞机翼面的仿真研究表明,提出的等高线图的生成方法,工程精度较高、算法简单。计算速度快,适合在板材数字化渐进成形工艺中推广应用。     

曲面件柔性拉伸成形时的过渡区

利用多夹钳式拉伸成形机能够实现夹持和拉伸成形的柔性化特点,对投影面为梯形的曲面件分别建立矩形板料和梯形板料夹持有限元模型,并进行了不同过渡区的矩形板料和梯形板料的数值模拟.结果表明,随着过渡区最大长度的减小,板料容易贴模,成形力减小,成形件的最大应变值减小,有效成形区应变、厚度分布更均匀,成形效果更好.对投影面为梯形的曲面件进行拉伸成形实验,实验结果与数值模拟结果吻合,验证了数值模拟的正确性.多夹钳式拉伸成形机能够根据模具形状合理设计过渡区形状,提高成形质量,节省材料,降低拉伸成形成本.     

高强度钢板成形中零件表面损伤实验

分析总结了板料冲压成形中表面损伤的国内外研究成果,设计了一种带拉延筋的不等转角角锥件以模拟高强度钢板拉深过程中的零件表面损伤缺陷,用最大划痕深度来评价冲压件表面损伤程度.研究结果表明:随着拉深次数的增加,零件表面损伤越来越严重,表面损伤增长速度越来越快;表面硬度低的模具更容易使零件产生表面损伤;变形方式越复杂的变形区域越容易引起表面损伤缺陷.     

连续多点成形过程中应力应变场数值分析

结合连续多点成形的基本原理描述了其成形特征.建立了成形球形件的有限元模型,探讨了板材在连续多点成形过程中不同区域的应力应变情况,模拟了球形件在成形过程中的等效应力场和塑性应变场,并对其分布情况进行了分析,从双向弯曲的角度模拟了板材在加载区域的应力场和应变场分布,对模拟结果进行了分析.应力应变场的模拟结果与弯曲变形时应力应变状态吻合.通过对应力场和应变场的数值分析可以清晰观察板材的成形状态,从而制定出可靠的成形工艺.     

盒形件成形过程的计算机模拟

本文基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性薄膜有限元数学模型.数学模型采用流动坐标系中的Total Lagrange描述、J_2型本构方程、等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦采用近似的库仑摩擦定律.采用根据此模型编制的程序模拟了盒形件的成形过程,并与实验结果进行了对比.     

柱面件无压边多点成形中成形面的修正与回弹控制

利用数值模拟技术,在回弹分析的基础上,研究了不同厚度的柱面件在无压边多点成形中回弹影响的修正方法.结果表明:目标曲面成形件依据最后一次修正的成形面调整基本体群的形状进行多点成形,可以有效补偿板材的回弹影响,并能实现板材的精确成形.     

基于NURBS曲面曲率分析的钣金件自由特征识别技术

提出并实现了一种面向钣金件自由曲面模型的形状特征识别技术.算法由曲面区域分割、领域独立凸凹特征的搜寻和面向钣金成形的形状特征识别3个步骤构成.输入几何模型数据是基于IGES格式的CAD模型,其中曲面是以NURBS形式表示的裁剪曲面.利用NURBS符号运算分析曲面的曲率特性,并将其分割成各种曲率域.通过基于规则的方法,将符合特定几何及拓扑关系且具有高层工程意义的连续曲率域集合识别为对应的形状特征.最后,通过2个实例验证了该方法的可行性和有效性.     

浅谈冲压模具技术的发展

冲压是通过模具对板材施加压力或拉力,使板材塑性成形,从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。由于模具加工成型是材料成型的重要方式之一,与其它加工方法相比,不仅材料利用率高、生产效率高、能耗低,而且制件质量好,这种加工方法已广泛用于各种制造行业。     

板材成形过程中直拉深筋作用的数值模拟

本文通过对板料在直拉深筋中变形过程的分析,给出了一个简化的直拉深筋作用分析模型.针对这个模型建立了有限变形弹塑性有限元方程,并利用所编制的程序计算了半圆形截面和方形截面直拉深筋作用下板料的变形.实验表明数值分析结果是可靠的.     

拉深零件皱曲测量及评价指标的研究

起皱是板材拉深成形中的重要缺陷，产生的皱曲具有数量多、幅值变化大和形态多样的特点。如何评价零件起皱程度以及数学定义零件表面质量，由于皱曲难以精确测量和量化描述，目前尚没有统一的标准。基于非接触式激光测量、反求造型和数据处理等技术，以典型拉深件锥形件为模型，建立了零件截面皱曲的数字形貌波形图；并通过分析皱曲数字形貌的变化趋势和分布特点以及皱曲截面形状的特征点，建立了3种皱曲评价指标，既反映了零件上各点相对标准曲面距离变化程度的几何本质，又比较客观地量化描述了拉深零件的表面质量，研究结果表明提出的评价指标是比较准确适用的。