拉延筋、压边力对冲压件成形性能的影响研究

冲压成形中合理的拉延筋、压边力是减少起皱、拉裂、回弹、拉深不足等的有效措施。以某车型汽车A柱加强板为对象,应用冲压仿真软件Dynaform,研究拉延筋、压边力对冲压件成形质量的影响,详细分析了模面有拉延筋、无拉延筋和不同压边力条件下工件的Z向最大回弹量、最大材料流入量、最大减薄量、最大增厚量和成形极限。分析结果表明:使用拉延筋后,工件的回弹缺陷得到控制,工件的最大增厚率下降,减小了起皱缺陷;压边力对工件成形质量有较大影响,压边力太大工件会出现破裂缺陷,压边力为100 k N是A柱下加强板最优的工艺参数。冲压试验结果与模拟结果吻合较好。     

ST16薄壁曲面件拉深成形起皱规律

采用ST16钢板，以直径为Φ200 mm、厚径比为0.5%的球形薄壁曲面件作为研究对象，通过数值模拟和工艺实验研究了拉延筋与压边力耦合作用下薄壁曲面件的起皱规律。结果表明，无拉延筋时需要4 MPa的压边力才能抑制起皱缺陷；使用拉延筋时仅需1 MPa压边力即可抑制起皱，通过设置拉延筋可以大幅降低压边力。大的拉延筋中心距更利于抑制起皱，但会加重壁厚减薄。选择合适的拉延筋中心距可以在抑制起皱的同时调控壁厚均匀性，最终实验试件的最大壁厚减薄率仅为10.4%。     

汽车C柱内板上段拉延成形工艺优化

针对汽车C柱内板上段件的结构特点进行了工艺设计,利用有限元软件Autoform建立了汽车C柱内板上段拉延成形的有限元模型,并进行了首次拉延数值分析,零件存在拉裂和起皱缺陷。在此基础上,结合流动均匀性对拉延筋布置和拉延系数进行了多次优化,获得了压边力与增厚率及减薄率之间的定量变化规律,在压边力范围为300～600 kN时,最大增厚率随压边力的变大而减小,最大减薄率随压边力的增大而增大,得到了最优压边力为520 kN。最终数值分析结果表明,优化后的拉延参数可以消除零件成形中的开裂和起皱等缺陷。经过实验试冲,结果和优化的数值分析结果吻合度很好,最大减薄率仅相差0.5%。     

轮罩外板的冲压数值模拟与拉延筋优化

以某型汽车的轮罩外板为研究对象,对其进行冲压模拟仿真,发现在其法兰部分存在起皱风险,在拉延深度较大的内弧侧存在拉裂风险。采用增设拉延筋的方式对成形过程进行改进。通过分析对比整圈拉延筋和分段拉延筋两种形式,得出分段拉延筋更有利于零件成形。对其进行优化设计,使零件缺陷消失,成形质量良好,为轮罩外板的模具设计提供理论依据。     

基于灰色关联的皮卡尾门外板的拉延工艺参数优化

为了解决皮卡尾门外板拉延过程中产生的破裂、起皱的问题,采用数值模拟和灰色关联法相结合的方法对拉延工艺参数进行优化。将料厚最大减薄率和最大增厚率作为优化目标,以圆角和直边段的拉延筋阻力系数、压边力、冲压速度、摩擦系数为工艺参数变量进行5因素4水平的正交试验。在Auto Form软件中进行有限元数值模拟。基于灰色关联分析法,计算出各工艺参数对破裂和起皱综合指标的关联度,给出了最优的工艺参数方案:圆角段拉延筋阻力系数为0.15,直边段拉延筋阻力系数为0.45,压边力为800 k N,冲压速度为3.5 m·s-1,摩擦系数为0.13。应用最优工艺参数组合进行模具制造和现场实际生产,得到了质量良好的冲压件,有效控制了破裂和起皱风险。     

汽车尾灯安装加强件拉延成形工艺参数优化

针对某汽车尾灯安装加强件在拉延成形过程中出现的起皱、开裂缺陷,设计了全包围式分段拉延筋和局部单段式拉延筋两种方案;为了更好地判断成形零件的开裂和起皱风险,以最大减薄率Y_1和起皱趋势函数Y_2为评价标准,使用中心复合试验和数值模拟结合的方法,建立相关的响应函数。通过多目标优化,获得了带局部单段式拉延筋的拉延成形方案最优工艺参数组合:拉延筋阻力系数分别为X_1=0. 14,X_2=0. 30,X_3=0. 32,X_4=0. 39,压边力F=200 k N。以数值模拟和实际试模结果为参考,验证了以最大减薄率Y_1和起皱趋势函数Y_2为评价标准、以拉延筋系数和压边力为优化因素的多目标优化方法的有效性。通过拉延筋排布方案对比,采用局部单段式拉延筋不仅可以获得合格零件,同时还能降低模具开发的工作量。     

基于CAD/CAE的前翼板支架拉延模设计

运用CAE分析软件对前翼板支架成形过程进行了仿真分析，预测了拉延成形过程中的起皱和拉裂等缺陷，模拟分析得出前翼板支架起皱分析图、厚度变化图和成形极限图，并依此来判定其成形效果。运用正交试验法研究了压边力、冲压速度、摩擦因数、模具间隙和拉延筋阻力系数5个工艺参数对成形结果的影响，获得了工艺参数优化组合为：压边力1800 kN、冲压速度2000 mm·s^-1、摩擦因数0.16、模具间隙1.1t、拉延筋阻力系数0.5,优化后产品最大减薄率为20.4%,最大增厚率为7.5%,符合产品要求。利用UG WAVE技术，采用自顶向下的装配建模，快速设计出了前翼板支架拉延模具结构，该技术符合参数化产品设计过程和规则，使模具设计和修改更加便利。最后在试模阶段对前期工艺方案进行了验证，得到的试模结果和仿真分析结果基本保持一致，产品最大减薄率为21.3%,最大增厚率为8.1%,均满足成形要求。     

某汽车后地板横梁冲压成形数值模拟及参数优化

以某汽车后地板横梁为研究对象,对其结构特征进行了分析,设计了拉延成形→切边冲孔→翻边整形的工艺方案,并利用Autoform软件建立了有限元分析模型。针对零件在拉延和翻边整形过程中出现的起皱和拉延不充分现象,对拉延模具型面进行了优化设计;并采用了一种基于响应面法的优化方法:以分段式拉延筋的阻力系数和压边圈的压边力为优化因素,将最大减薄率和最大增厚率作为目标函数,利用响应面法,构建优化因素与目标函数的拟合方程;求解得到最优的参数组合:t_1为40%、t_2为30%、t_3为40%、F_b为900 k N;最终经过验证,预测结果与模拟验证结果具有较好的吻合度,并且通过试生产,得到了合格零件,验证了该方法的正确性。     

板料成形拉延筋技术研究现状

拉延筋在汽车覆盖件拉深成形中起着十分重要的作用。利用拉延筋可以调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制破裂、起皱、面畸变等多种冲压质量问题的产生。在很多情况下,拉延筋的设置合理与否将决定覆盖件拉深的成败。较系统地总结了板料成形拉延筋技术以及拉延筋作用原理、阻力模型、影响因素等的研究现状。     

汽车覆盖件拉延筋参数化设计

拉延筋在汽车覆盖件拉延成形工艺中起着至关重要的作用,它可以调节进料阻力的大小与分布,防止拉延起皱、破裂和面畸等质量问题。由于拉延筋种类较多且形状比较复杂,人工设计在效率和质量方面都有待提高。本文总结了拉延筋设计的一般特点和过程,提出了拉延筋参数化设计方案,并开发出拉延筋参数化设计软件模块,实现了拉延筋参数化设计。     

发动机罩外板拉深回弹的数值模拟分析

发动机罩外板结构简单,表面平直,曲率半径大,整体高度低。如果对外板拉深成形时的毛坯形状与尺寸、冲压方向与速度、拉延筋布局与结构以及压边力大小、凸凹模间隙、摩擦润滑等工艺因素的选择或控制不当,则容易导致其卸载后的回弹量增大。文章以eta/DYNAFORM软件为计算平台,利用正交实验法,对某轿车发动机罩外板的拉深回弹现象进行了数值分析,并在此基础上确定了控制回弹的拉深工艺参数和模具结构参数。实验结果表明,该外板零件的拉深回弹呈扭曲倾向,即存在一部分区域上翘,而另一部分区域下陷,其中下陷趋势较上翘明显。根据数值模拟分析得到满足外板技术要求的最优拉深工艺参数和模具结构参数组合为:压边力900kN,虚拟冲压速度1000mm/s(相当于实际冲压速度的10倍),拉延筋高度6mm,凸凹模间隙0.8mm。     

汽车后围加强板多目标成形工艺参数优化

针对后围加强板在成形过程中易出现破裂和起皱等问题,采用田口试验法,建立后围加强板最大减薄率和最大增厚率与冲压速度、压边力、模具间隙、摩擦系数和拉延筋阻力系数的五因素四水平田口试验,通过有限元分析软件Dynaform对16组试验进行模拟分析,结果表明压边力对后围加强板成形的减薄率和增厚率贡献最大.利用Design-Exprt软件对田口试验结果进行多目标优化,将最优工艺参数组合在Dynaform中模拟验证.结果表明多目标优化结果与验证结果接近,优化方法效果明显,可为模具设计和生产提供借鉴.     

汽车灯罩冲压工艺分析及有限元数值模拟优化

采用基于动力显式算法的板料成形非线性有限元分析软件Dvnaform对某轿车灯罩的拉深成形过程进行了数值模拟仿真.研究了不同坯料形状及应用实际拉延筋时压边力对零件冲压成形的影响,通过FLD和成形结果对比,对坯料形状和压边力大小进行了调整,并得到了优化的拉深件坯料尺寸和压边力,为同类零件的生产起到了指导作用.     

4032铝合金花盘锻压成形技术

针对涡旋式压缩机花盘在温锻成形过程中出现的内壁开裂现象,对原成形工艺进行数值模拟,研究了终锻成形中的裂纹形成机理,并发现损伤值达到1.28。为了消除花盘侧壁开裂问题,提出在原工艺基础上改变毛坯形状,以提高金属流动的合理性,使锻件材料填充良好,变形均匀。通过对具有不同形状的毛坯成形过程的对比分析,给出了最优的毛坯形状:增大预锻件凹口深度,采用阶梯状凹口,针对外壁的截面形状,将原有的阶梯状改为圆弧状。采用改进的方案温锻花盘时,裂纹发生处的损伤值明显降低,仅有0.732,裂纹消失,各项指标都达到技术要求。改进后涡旋式压缩机花盘的成品率达到100%。     

梯形拉深筋等效约束阻力模型研究

对拉深成形过程中板料经过梯形拉深筋时的变形情况进行了分析,运用能量法建立了一种简单实用的梯形拉深筋等效约束阻力计算模型,利用Dynaform软件对梯形拉深筋的等效约束阻力进行了模拟,将计算结果与模拟结果进行了比较。分析结果表明:在拉深成形过程中,如拉深筋设置在圆弧部位,板料经过拉深筋后最终等效约束阻力是随拉深过程的进行而变化的;板料通过设在直线段的筋产生的等效约束阻力,在一定的压边力下,其值为恒定的值;理论计算与模拟值基本吻合,在数值模拟时,该模型可以作为等效拉深筋使用。     

环形拉深筋成形力的计算及试验研究

通过对曲面零件带筋拉深中筋的成形过程的分析 ,推导了拉深筋的成形力公式 ,并且进行了试验验证。同时 ,又得到了保证拉深零件时压边圈不被抬起的最小压边力公式。     

Drawbeads in sheet metal forming

Drawbeads are used to control the flow of sheet metal into the die cavity during stretch-draw forming of large panels. They prevent wrinkling in formed panels, reduce the blankholder force, and minimize the blank size needed to make a part. Drawbead restraining forces (pulling forces) and failure locations in the formed sheets are usually evaluated by using drawbead simulation tooling. In this article, a drawbead simulation apparatus is used to assess the influence of variation in material, bead penetration, and fric-tion conditions on the drawbead restraining force. Results from the test can be used as input for sheet metal forming simulation programs.     

汽车侧门外板成形的工艺优化策略

针对汽车侧门外板在拉延生产中出现的厚度减薄过大、切边后回弹较大的缺陷,采取统计学及试验设计相关理论,结合有限元模拟技术,以产品最大变薄率和回弹量为优化目标。采用正交试验及其极差法筛选出重要的影响参数:对压边力和拉深筋高度,以中心复合设计法(CCD)建立优化目标和关键参数的二次回归模型;以线性加权和法构建双目标的综合评价响应曲面函数,得到了压边力和拉深筋高度的最优解。经数值模拟及生产实践验证,产品区域最大变薄率减小了13.61%,回弹量减少了1.83°,产品的强度和精度得到了提高。     

镁合金扇形壳体温挤压成形工艺

针对某镁合金扇形壳体零件的结构特点及材料特性,绘制该零件的挤压件毛坯图,确定该零件的加工方案,并对该壳体毛坯的温挤压成形工艺进行试验研究。研究结果表明:采用温挤压成形的该壳体工件满足使用要求,可为此类零件生产工艺设计提供有价值的参考。