基于材料参数检测的板料回弹预测方法

回弹是影响钣金成形质量的主要因素之一,对钣金折弯回弹的准确预测和有效控制是提高折弯成形精度的关键.在分析弯曲成形及弹复过程的理论解析基础上,开发一种应用于高精度V形自由弯曲成形的折弯系统,基于单向应变和小变形假设,建立折弯成形及回弹的理论模型,利用成形过程中测得的折弯参数计算得到材料的性能参数值,进而确定最终的折弯深度.通过计算结果与实验结果的对比,验证了该方法的可行性与有效性,为板料折弯成形的回弹控制提供了一种有效途径.     

U形弯曲件回弹补偿半径的计算

回弹是板料冲压成形过程中一种常见但很难解决的现象,在U形件成形中回弹更加明显。模具补偿法是实际生产中常用的控制U形弯曲件回弹的方法,该方法的使用目前仅仅停留在经验的层次上,很少有文章从理论上对该方法做出阐述。根据回弹理论,推导了小型U形件弯曲时,模具补偿半径与弯曲凸模圆角半径之间近似的计算公式,并且运用商业有限元分析软件Dynaform对该公式进行了可行性分析。分析结果表明所介绍的计算公式合理,对实际生产具有一定的指导作用。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

铝合金板材V形弯曲回弹研究

主要研究了铝合金板材V形弯曲回弹角与弯曲角、相对弯曲半径之间的关系,分析了宽板弯曲和窄板弯曲回弹角的差异。结果表明,在V形弯曲中铝合金板材的弯曲回弹角随弯曲角度数的增加而减小,随相对弯曲半径的增加而增加;厚板弯曲的回弹角明显小于薄板弯曲的回弹角,而板材的宽度对其回弹角则无明显影响。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

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。     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

铝合金曲面零件电磁校形试验研究

讨论了1060铝合金曲面零件在电磁校形下的成形质量。根据曲面工件的外形轮廓,设计出一种匀压力线圈,其电磁场的分布与工件的各个位置相对应,对工件的各个位置都能提供电磁校形力,以提高工件的成形精度。试验结果表明,在电磁校形中,随着放电能量的增加,曲面零件的回弹逐渐减小;板料厚度越接近于趋肤深度,能量利用率越高,校形效果越好;在一次校形无法达到精度要求时,对工件进行多次放电,随着放电次数的增加,回弹逐渐减小。     

动车组变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯精度控制

对某动车组L型截面变曲率铝合金门立柱的拉弯成形过程进行模拟.基于不同阶段下的截面应力应变分布和回弹半径变化关系,探索了铝合金门立柱拉弯成形精度的影响因素,优选工艺参数及控制方法,并通过试验进行验证.结果表明:变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯成形主要缺陷为截面畸变和回弹,其中截面畸变缺陷包括直线段区域腹板塌陷和圆弧端区域立边内凹.调整拉伸量等工艺参数一定程度上能够减小截面畸变缺陷和回弹.截面畸变缺陷主要因拉弯过程中立边受力不同引起.设置背压板,增加压板载荷能够减小直线段腹板截面畸变值;优化拉弯模具轮廓线,可降低圆弧端的立边截面畸变值.门立柱小圆弧端一侧回弹程度比大圆弧端一侧更严重,主要因变曲率铝合金门立柱两端不对称引起,影响门立柱的贴模度.利用回弹补偿法修正模具型面可有效控制回弹.试验最佳工艺参数为:预拉量1%,包覆拉伸量4.5%,补拉量0.5%,直线段区域施加40 kN背压力,构件成形精度大幅度提高,满足设计要求.     

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。     

Improvement of springback prediction of wide sheet metal air bending process

Accurate springback prediction of wide sheet metal air bending process is important to improve product quality and ensure the precision in dimension. The definition of elastic limit bend angle was proposed. Based on cantilever beam elastic deforming theory, the geometrical parameters of forming tools, sheet thickness and the material yielding strain were derived and validated by the finite element method (FEM). Employing the degree of elastic limit bend angle, the equation for springback prediction was constructed, the results calculated fit well with experimental data. Especially for the small bend angle, the predicted results by equation were applied to conduct the springback prediction and compensation in industries and give closer correlation to the experimental data than those calculated by engineering theory of plastic bending.     

基于混合响应面法的滚压成型回弹角预测控制及应用

为了解决板金属滚压成型回弹角预测精度不足以及滚压成型工艺参数的选定过多依赖于经验设计的问题,提出将参数响应面法与非参数响应面法结合形成混合响应面法,利用混合响应面法对滚压成型的加工工艺参数进行优化并预测控制板金属回弹角的大小.通过混合响应面法可以分段构建板金属滚压成型回弹角预测模型,将预测模型的回弹角响应值和滚压成型实验回弹角值进行误差分析比较,两者具有良好的一致性;最后通过优化求解回弹角预测模型得到回弹角的最小值,结果表明,选用适当的成型板料弯曲内半径、过弯角可以大大减小滚压成型回弹角.     

多点成形过程中弹性介质对成形质量的影响

应用动态显式有限元算法对使用弹性介质的多点成形过程进行数值模拟研究，分析成形过程中产生的压痕缺陷．弹性介质的厚度和弹性模量等参数是影响成形性能的重要因素；对不同厚度和弹性模量的弹性介质在成形过程中对压痕的抑制作用进行对比分析，探讨合适的弹性介质参数．     

薄板多点成形时不同的工艺方式对起皱的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的起皱现象以及消除皱纹的措施进行了探讨.对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的成形工艺条件对起皱的影响.用显式动力学软件对0.1 mm与0.5 mm厚度的马鞍型曲面件进行了数值模拟,结果表明,在多点模具成形方式下,采用无压边成形,使用弹性垫,成形0.5 mm厚度的板料时,曲率半径为100 mm的成形件起皱剧烈;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.1 mm的板料也没有起皱.表明多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,缺陷少,并且有利于板材的流动,能够得到更大的变形量.     

虚拟动能对薄板回弹精度的影响

针对板料成形回弹精度问题的数值模拟,从理论上分析了凸模虚拟速度和板料虚拟密度对薄板变形能的影响.以Num isheet’2002无约束柱面弯曲回弹考题为例,采用显/隐式算法模拟了不同虚拟速度和板料虚拟密度条件下的变形过程.与实验结果的对比表明,随着虚拟速度和虚拟密度的增加,板料虚拟动能增加而变形能减少,使回弹计算精度降低.为保证回弹计算精度,应通过调整虚拟速度和虚拟质量,使虚拟动能控制在变形能的7%以内.     

Spring-back deformation in tube bending

The spring-back of a bending metal tube was studied through extensive experiments and finite element method (FEM) analysis. An approximate equation for the spring-back angle of bending was deduced. It is noted that the mechanical properties of the material (in a tubular form) are quite different from those found in the standard tensile tests (when the materials are in bar forms). This is one of the major reasons that result in the discrepancies in the outcomes of experimental study, FEM calculations, and spring-back analysis. It is therefore of crucial importance to study the mechanical properties of the materials in their tubular forms. The experiments and FEM simulations prove that the spring-back angle is significantly affected by the mechanical properties of the materials. The angle decreases accordingly with plastic modulus, but changes inversely with the hardening index and elastic modulus. The spring-back angle is also affected by the conditions of tube deformation: it increases accordingly with the relative bending radius but changes inversely with the relative wall thickness. In addition, the spring-back angle increases nonlinearly with the bending an-gle.     

变弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响

为研究非线性弹性模量对高强钢辊弯成型回弹预测的影响,进行拉伸试验和连续循环加载卸载试验,分析DP980高强钢在不同预塑性应变下的非线性弹性模量.采用塑性屈服面法和弹性模量减少转化面法,建立DP980高强钢弦线模量数学模型.运用型钢成型COPRA RF专业软件和有限元MSC MARC商业软件,建立了八机架的连续辊弯三维有限元模型.采用连续辊弯汽车用高强钢薄壁结构件试验验证有限元模型的可靠性.结果表明:循环加载实验中,随着预塑性应变的增加,弹性模量出现初期迅速下降,其后保持几乎不变的趋势,且塑性应变为10%时,DP980高强钢弹性模量下降了25%;对比试验与仿真结果发现,变弹性模量模型比恒值弹性模量模型能更准确地预测回弹问题,且预测精度提高了20%以上.充分考虑高强钢在预应变下非线性弹性模量,能显著改善辊弯成型预测回弹的精度.