数值模拟算法的研究

冲压是板料成形的主要方法,而弯曲回弹又是其中的重要成形工艺。板料成形后的回弹是很多冲压成形工艺中常出现的缺陷。采用有限元法对板料冲压成形过程进行数值模拟来预测回弹是提高板料冲压成形的一种可靠方法。文章对板料成形数值模拟常用的动力显式和静力隐式算法进行分析,得出将两种算法综合使用最合适。     

柔性模薄板成形的数值模拟

柔性模薄板成形在工程应用中常称为橡皮垫成形，这种成形工艺由于生产周期短、成形质量高而被广泛用于飞机、汽车以及其它工业的板件的生产.目前，对于这种成形过程的研究主要集中在试验研究，数值方面的研究非常少，本文用三维动态有限元方法对柔性模薄板成形过程的模拟，通过在计算机上反复模拟成形过程，得到比较合理的各种工艺参数、刚性模具尺寸以及柔性橡皮的类型.为了完整性，文中首先给出了三维有限元理论的基本方程，然后分析了一个典型零件的模拟过程，同时还对橡皮硬度对成形的影响进行了分析，最后给出了典型零件厚度的计算结果与试验结果比较.     

厚壁球壳冲压回弹过程的数值模拟及试验

运用有限元方法，模拟了大口径、厚壁半球壳的多次成形及其卸载回弹的全过程，进行了回弹量的预测与计算。成功通过对压边力、模具尺寸等工艺参数进行优化设计，实现了控制回弹量在允许容差之内的设计目标，大大提高了零件的几何精度，从而减少了工艺开发过程的费用。所用模拟方法为设计大口径、厚壁不锈钢球壳的多次冷冲压加工工艺方案提供了有效的理论依据。试验表明模拟结果与实际效果吻合良好。     

电视机托架回弹补偿的Dynaform分析

模具补偿是减小冲压件回弹的一种有效方法。利用有限元模拟软件Dynaform对电视机托架的成形和回弹过程进行数值模拟分析,提出基于Dynaform回弹补偿功能进行模具型面设计的方法,在成形和回弹过程模拟分析的基础上,根据回弹量对电视机托架初始模具型面反向补偿修正,得到了满足电视机托架成形精度要求的模具型面,使模具修正在计算机上达到量化,从而减小生产中的试模时间并且降低试模成本。     

基于数值模拟和回归正交设计的AA5754铝合金温成形回弹特性

以圆筒温拉深切环实验为基础,采用数值模拟与回归正交试验相结合的方法,建立铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦因数、压边力、凹模圆角半径和凸凹模间隙与回弹之间的回归模型,得出各工艺参数对制件回弹的影响规律,确定最优工艺参数组合。通过回归模型进行回弹预测,并与相同工艺条件下4种温度的实验结果和数值模拟结果进行比较。研究结果表明:回归模型显著性明显,拟合度高,预测结果具有较高的可信度。     

不同的多点成形工艺方式对回弹的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的回弹现象进行了探讨.主要对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的工艺条件对回弹的影响.采用先显式方法计算成形,后隐式方法计算回弹,对1 mm与2 mm厚度的球形曲面件进行了数值模拟.结果表明:在冲头为10×10的多点模具成形方式下,采用无压边成形,成形1 mm厚度的板料时,曲率半径为400mm的成形件回弹量沿纵向最大为1.22mm;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件,回弹量仅为0.24mm,即一次成形时,多点压机成形的板料比多点模具成形的板料回弹量仅为1/5;多点压机成形厚度为2mm的板料回弹约为0.多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,回弹量明显减小.     

基于数值模拟的多工位级进冲压成形质量控制

为提高多工位级进冲压成形质量,降低模具制造成本,对某汽车车门导轨结构件冲压过程中所涉及的压弯-拉深、修边、整形、翻边等成形工序和回弹卸载进行了有限元数值模拟,预测了成形过程中可能出现的载体畸变、拉深破裂、翻边破裂和回弹等成形缺陷,分析了缺陷产生的原因,并提出了相应的解决或控制措施,由此重新建模,获得了理想的模拟结果.基于数值模拟结果进行了多工位级进冲压试验,成功冲制出了一模两件成形质量合格的某车门导轨结构件,该模能满足大批量生产要求.     

矩形截面型材三维拉弯成形的回弹预测

设计了用于三维拉弯成形的、可重构的柔性模具,并采用支持向量回归机和有限元模拟对柔性三维拉弯成形的回弹进行预测.使用有限元法分析了对回弹量影响较大的6个因素(包括材料参数、几何参数和工艺参数),以及它们对回弹的影响趋势.选用这6个参数设计有限元三维拉弯模拟实验,并用模拟结果训练和检验支持向量回归机回弹预测模型.通过与广泛应用的神经网络预测方法的预测值和有限元模拟试验结果的比较,检验该回弹预测模型的准确性.研究发现,该模型与神经网络相比具有更高的准确度,在试验中根据该模型预测的回弹量对模具型面进行相应的补偿,可以有效地减小回弹和形状偏差.     

U型件冲压成形回弹过程的数值模拟及参数优化

以有限元软件ABAQUS为平台,分别运用有限元动力显式和静力隐式方法模拟U型件成形及卸载后的弹性回复过程,分析了压边力、摩擦以及板料厚度对回弹量的影响.以控制回弹为优化目标,结合有限元数值模拟运用基于Pareto策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对工艺参数进行了优化设计.     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

工艺参数对AA5754铝合金温成形回弹的影响

以圆筒拉深件切环实验为基础,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,建立铝合金温成形的有限元模型.基于正交试验对圆筒拉深件进行数值模拟,研究板料成形初始温度、冲压速度、摩擦系数、压边力、凸模圆角半径、凹模圆角半径及凸凹模间隙对制件回弹的影响,并确立优化工艺参数组合.研究结果表明:从工艺参数对制件回弹影响的显著水平来看,板料成形初始温度最高,增加成形初始温度可显著减小制件回弹;压边力次之,其后依次为凹模圆角半径、凸凹模间隙及摩擦系数,而冲压速度和凸模圆角半径低至几乎可以忽略.     

圆锥形单点增量成形件轴向精度研究

金属板料单点增量成形件精度不足是制约该技术发展的一项重要因素,轴向精度是成形件精度的重要组成部分。首先,以1060铝板圆锥台件为成形对象,对单点增量成形过程中造成轴向误差的原因进行分析。然后,对成形过程建立有限元模型,通过数值模拟的方式探讨成形件轴向误差在不同工艺参数下的变化规律,选取的工艺参数有成形角、层间距、板料厚度、进给速度以及工具头直径。接着,根据相应的实验验证数值模拟的结果。最后给出提高轴向精度的方法。结果表明:轴向误差值随着工具头直径、层间距、进给速度、成形角度和板料厚度的增大而增加,而采用高度补偿和提高工具头转速可以有效降低轴向误差,提高成形件精度。     

基于Autoform多工位连续冲压成形数值模拟

文章通过研究某轿车C柱连接支架件零件图,确定零件成形工序,并运用Autoform软件分析计算零件的原始毛坯展开图,初步确定零件的成形工艺方案。采用Autoform软件、单工位多工序的有限元建模及数值模拟方法模拟板料的多步成形过程,研究板料的成形工艺(凸、凹模间隙)、成形效果(是否有开裂、起皱、叠料)及弯曲回弹量等对板料变形情况的影响,从而确定合理的工艺参数,制定合理的工艺方案,并通过实冲验证了数值模拟的有效性。     

铝合金弧面节点板冲压成形回弹特性研究

板式节点是铝合金单层网壳中最为常用的节点形式之一,为了满足网壳曲面的造型要求,其节点板通常采用冲压成形的弧面板。回弹是节点板成形过程的主要缺陷,准确预测回弹量是保证加工精度的关键。为此基于ABAQUS/ExplicitStandard平台模拟了弧面节点板的冲压成形过程,并将节点板回弹量与实际加工数据进行对比,验证了有限元模型的有效性。对铝合金材料参数、冲压拱度、节点板厚度和半径、螺栓孔的布置和开孔面积对节点板回弹量的影响进行了参数分析。最后,基于理论推导得到了节点板回弹量的计算式,通过回归分析得到了计算式的系数,并将理论公式计算结果与数值分析结果进行对比,验证了拟合算式的准确性。     

基于数值模拟的V形件回弹研究

回弹是板料成形中不可避免的现象,该文利用DYNAFORM有限元软件对V形件的成形回弹进行数值模拟,分析了板料回弹前与回弹后的应力分布,研究弯曲角度对V形件回弹值的影响,数值模拟技术的应用对于类似形状模具设计的指导及修模次数的减少具有重要的企业生产指导意义。     

基于DYNAFORM的汽车车身覆盖件冲压成形数值模拟

汽车车身覆盖件冲压成形过程中时常会出现破裂、起皱、回弹等缺陷。本文以某汽车车身顶盖覆盖件为例,利用DYNAFORM板料成形数值模拟软件模拟了其成形过程,对可能出现的成形缺陷进行了预测,该数值模拟结果对板料冲压模具设计具有指导意义。     

拉延筋对板料成形及回弹影响的数值模拟

回弹现象是汽车覆盖件生产制造过程中普遍存在的问题,直接影响着零件质量。文章提出5种拉延筋的几何模型,以U型板拉延过程为例,基于Dynaform仿真平台建立有限元分析模型,对其成形过程进行数值模拟及回弹分析,并进行实验验证。仿真结果表明,5种几何模型的拉延筋能够提高板料的塑性变形,对板料的成形性有积极影响,且均能够有效地控制板料回弹。实验结果验证了数值模拟的准确性,从而证明5种几何形状的拉延筋对该零件回弹控制效果较好,可用于指导实际生产。     

非线性组合硬化条件下镁合金板料变形回弹预测

变形回弹作为金属板料成形的主要缺陷之一,如何提高变应变路径条件下的回弹预测精度一直是研究者们面临的难题.本文针对镁合金变形特点,提出了同时考虑同向硬化、动态硬化和屈服圆畸变的本构模型.以0.8mm厚AZ31B镁合金板料为研究对象,施加不同预拉伸后进行弯曲变形试验,观察了不同预变形对回弹规律的影响.同时结合有限元分析ABAQUS-Explicit(Vumat)和ABAQUS-Implicit(Umat)对板料的变形及回弹过程进行模拟仿真,对比试验与模拟结果,验证动态硬化对于镁合金板料变形回弹的重要影响.     

高强度钢保险杠成形工艺及回弹控制的数值模拟优化

采用高强度钢板制造的保险杠能大大提高乘员安全性,但高强度钢板成形非常困难,国内可供参考的成功案例非常有限,如果采用国外热成形技术又会显著增加成本且效率低。只能在现有水平下采用先进的数值模拟技术与调整冲压工艺相结合才能解决该问题。介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某轿车高强度钢保险杠冷冲压成形过程进行模拟,发现回弹和破裂是其主要缺陷。通过研究工艺补充面对零件冲压成形以及回弹的影响,并总结出规律,然后对工艺补充部分进行调整,并设置凸顶得到了优化的工艺型面,最终一举取得成功,为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。     

汽轮机末级空心叶片热拉延成形研究

针对传统的热压成形工艺不适合成形具有变截面复杂型线、大尺寸的空心叶片的问题,提出了一种适用于大尺寸、变截面复杂型线空心叶片的热拉延成形工艺.该工艺采用"上模-压边圈-下模"的结构形式,当叶片成形时压边圈与上模对加热的板料有力的作用,有效限制了叶片在成形过程中的自由流动,使材料得到较好变形,减少由于材料自由流动导致的回弹和扭曲.通过数值模拟分析了热拉延成形后叶片的成形质量和回弹量规律,确定了一组优化的成形工艺参数.根据得到的工艺参数进行了零件试制,通过回弹补偿最终得到满足产品质量要求、成形状态良好、尺寸精度较高的叶片背弧及内弧.