复杂截面型材力控制拉弯成形数值模拟分析

复杂截面挤压型材的高精度拉弯成形是制造框架式车身的关键技术.本文基于动态显式有限元软件PAM-STAMP,针对一种典型的框架武车身用复杂截面挤压型材,对其力控制方式的直进台面式拉弯成形进行了数值模拟研究,对比分析了两种截面形状的型材截面畸变和回弹随补拉力增大的变形规律,并得到了摩擦系数对成形精度的影响.数值模拟结果表明,增加型材截面的变形刚度,可以显著地减小截面畸变和回弹;增加补拉力,增大了截面畸变但减小了回弹;增大摩擦系数,截面畸变量减小而回弹增加.     

型材拉弯的力学与回弹分析

回弹是弯曲成形中普遍存在的现象,是由卸载过程中内力重新分布引起的,回弹的存在直接影响弯曲件的成形精度.本文针对转台拉弯成形过程,对等边型材等曲率拉弯进行了应力-应变分析,并按照卸载预拉力与不卸载预拉力两种情况对工件回弹进行了研究与探讨,得到两组半径回弹率理论曲线.通过与试验结果对比,不卸载拉力计算的结果与试验值比较吻合.     

不同材料型材拉弯成形性的比较

介绍了型材拉弯成形性的比较方法,通过数值模拟,建立不同型材的拉弯成形性图,用于评估截面畸变等缺陷产生的难易;以某轿车门框复杂截面型材为例,进行了AA6060-T4和TRIP800两种型材拉弯成形性的对比,表明铝合金型材比钢型材具有更好的拉弯成形性,可得到较高的成形精度,有利于轿车车身轻量化设计.     

基于指数强化模型的预拉力影响角型材拉弯的回弹分析

为从理论上研究预拉力对角型材拉弯回弹的影响,采用指数强化材料模型,在分析角型材截面应力应变分布的基础上,建立了型材转台式拉弯解析模型.分析讨论了预拉力对角型材截面应力分布和加载弯矩的影响规律,并计算得到了回弹角随预拉力变化的规律曲线.与采用双线性强化材料模型的解析计算结果比较表明:采用指数强化材料模型计算的回弹结果与实...     

铝合金矩形管拉弯成形过程的数值模拟

采用动力显式有限元程序Pam-Stamp2000对铝合金矩形管的一种拉弯成形过程进行了模拟,分析了模具最大作用力、管材截面畸变、成形件回弹的变化规律.模拟结果和文献给出的实验结果相当吻合,即模具最大作用力、管材截面畸变均随预拉力的增加而增加,而成形零件的回弹随预拉的增加而减小;相同预拉状况下,增加壁厚有利于减小截面畸变.此外,数值模拟给出了模具对管材作用力及管材夹持端轴向拉伸作用力随模具行程的变化规律,揭示了本文的拉弯实质上是一种非恒定轴向作用力(呈渐增趋势)的拉弯成形方式,这与本文的解析结果高度一致.     

铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹理论分析

针对铝合金-聚合物复合层板弯曲回弹问题,分析了复合层板弯曲过程表面层铝板及中心层聚合物的变形特征,建立了复合层板平面应变纯弯曲回弹理论分析模型.采用建立的模型预测了复合层板纯弯曲过程回弹角变化,并与实验结果进行了对比,分析了聚合物层厚度及铝合金板材力学性能对回弹的影响规律.结果表明:随着中心聚合物层厚度的增加,复合层板回弹角降低;随着表面层铝板强度的降低,复合层板回弹角减小.理论预测结果与实验结果一致,说明了本文推导的理论模型的可靠性.     

小直径厚壁管材变曲率弯曲回弹预测

为快速、准确地预测管材变曲率的弯曲回弹,建立变曲率弯曲回弹预测的解析模型.基于ABAQUS平台建立小直径厚壁管材变曲率弯曲成形及回弹数值模拟模型,通过试验验证了所建模拟方法的可靠性.将变曲率回弹问题转化为离散定曲率回弹问题进行研究,通过近似纯弯曲回弹实验,建立管材定曲率弯曲回弹前后半径之间的函数关系式,将变曲率弯管轴线双圆弧拟合逼近离散,针对离散化的回弹弯管进行G1连续拼接,依据轴线复杂程度,构建拼接修正函数,建立管材变曲率弯曲回弹预测解析模型.通过2个试验算例验证该解析模型能够有效预测小直径厚壁管材平面变曲率弯曲回弹.回弹的准确预测是有效控制弯管回弹缺陷的前提,用于指导后续模具型面修正,补偿回弹误差,保证弯管几何精度.     

DP800 双相高强钢折弯及回弹研究

目的针对高强度钢板成形过程中的回弹问题,研究工艺参数对回弹的影响规律,优选工艺参数组合,以获得回弹较小的V形件。方法采用dynaform软件对V形件进行成形及回弹的数值模拟,以摩擦因数、模具间隙、冲压速度、凹模圆角半径等工艺参数为自变量,以回弹前后水平距离差最大值为因变量,设计了四因素三水平的正交试验方案,研究多个工艺参数对回弹影响的规律。结果实验结果表明,V形件回弹值大小随着摩擦因数的增大呈现减小趋势;随着模具间隙、凹模圆角半径的增大,回弹值呈现增大的趋势;而冲压速度对V形件回弹的影响较小,且工艺参数影响V形件回弹大小的主次顺序为模具间隙、摩擦因数、凹模圆角半径、冲压速度。结论优选工艺参数组合为:摩擦因数为0.2、模具间隙为2.6 mm、冲压速度为1200 mm/s、凹模圆角半径为12 mm,此时回弹水平距离差最大值为0.566 mm,最大减薄率为1.40%;实际生产可以忽略冲压速度对回弹的影响,仿真结果对实际生产具有指导意义。     

考虑材料参数变化的高强钛管数控弯曲回弹行为研究

目的研究钛管数控弯曲回弹角、回弹半径的变化规律,揭示回弹角和回弹半径变化特征的形成机制。方法基于有限元软件平台,建立考虑收缩应变比-弹性模量变化的Ti-3Al-2.5V钛管数控弯曲成形及回弹全过程的有限元模型。结果回弹角随弯曲角和相对弯曲半径的增加而增加;回弹半径在弯曲角小于30°时,随弯曲角的增加而先变化很小,后显著增加;弯曲角大于30°时,回弹半径随弯曲角的增加而逐渐减小。回弹半径随相对弯曲半径的增加而增加。弯曲角越大,应力分布区域越大,回弹变形越大;相对弯曲半径越大,弯管中处于弹性变形的区域占总变形区域的比例较大,回弹变形越大。结论考虑两参数变化时对回弹角和回弹半径的变化趋势无显著影响,但获得的回弹角和回弹半径均大于忽略两参数变化时的值;考虑收缩应变比-弹性模量变化时,弯曲变形区沿外脊线的拉应力大于忽略两参数变化时的拉应力,卸载回弹时,管材发生大的弹性恢复,表现为回弹角和回弹半径的增加。     

基于绕弯成形工艺的铝型材截面优化研究

异形多腔铝型材在绕弯成形区会出现严重的截面畸变,截面两侧形成宽度差,不满足平面度要求.为解决这一问题,本文采用数值模拟和实验的方法,对绕弯成形特性进行研究,并通过优化截面特征减小了成形后两侧面的宽度差.研究表明:仿真能够有效预测实际成形状态,成弧半径值、包角值及回弹角值的仿真与实际误差分别为6.7％,0.5％和11％.成形区仿真与实验所得外弧面宽度分别为79.42及79.00 mm,内弧面宽度分别为82.76及82.90 mm,误差为0.17％.通过优化产品截面得出:增强壁厚的方式不能够抵抗成形过程中立筋向内倒塌的趋势;采取增加微小凸台的方法,使得成形后右侧面宽度差由1.60 mm减小为0.90 mm,左侧面宽度差由1.74 mm减小为0.50 mm,两侧凸台能够有效地抑制立筋向内倒塌.经分析凸台位置最大主应变为0.21,未超过材料延伸率22％,满足强度要求.在8％的增重比约束范围内,优化方案增重1.8％,明显提升了成形工艺性.     

5系铝合金车门内板冲压成形及回弹研究

目的 在整体式车门内板上应用质量较轻的5系铝合金材质以达到新能源汽车的轻量化要求。方法 在工艺设计阶段,采用AutoForm数值分析软件及CAE数值仿真分析技术预测零件的成形难点及回弹趋势;分析整体式车门内板的深度,并提出几种改善零件成形性的方案;根据回弹结果对模具型面进行回弹补偿;对模具加工、调试等重要环节进行深度管控。结果 成功解决了零件9个区域的成形问题。对已量产的铝合金整体式车门内板深度进行了对标分析,提出了将零件的深度由171 mm降低至156 mm的方案,经CAE分析验证,铝合金整体式车门内板的合理深度参考值为150 mm。对钢、铝材质的理论回弹值进行了对比分析,计算出铝合金的回弹值为低碳钢回弹值的2.6倍。结论 通过对该门内板整个开发环节进行管控,形成了一套铝合金车门内板成形、回弹控制的模具开发体系;用首样件验证了整套开发方案的正确性,成功保障了该铝合金整体式车门内板的开发。     

大口径316L不锈钢管数控弯曲回弹规律研究

针对Φ123 mm×3.97 mm×350 mm规格的大口径316L厚壁不锈钢管,基于显/隐式弹塑性有限元仿真结合实验研究,对其数控弯曲卸载后的回弹现象进行了研究.采用单向拉伸试验和三维数字散斑动态应变测量方法获得了大口径316L不锈钢管大应变范围(真应变为49.02%)的力学性能参数,通过摩擦磨损实验获得管材316L不锈钢与45钢模具材料在不同压力和转速条件下的摩擦系数.基于ABAQUS平台,建立了大口径316L不锈钢管弯曲、抽芯、卸载回弹全过程数控弯曲有限元模型,并实验验证了所建模型的可靠性.研究表明,大口径316L不锈钢管回弹现象显著,在350 mm弯曲半径(相对弯曲半径D/t为2.846)条件下达到7.2°左右.芯棒伸出量e、芯球个数n和弯曲角度θ对卸载回弹有显著影响.     

拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响

泡沫铝材料是一种典型的拉压双模量材料,即受拉与受压时弹性模量不同。使用ABAQUS有限元软件对泡沫铝夹芯板的三点弯曲行为进行了模拟。首先,对泡沫铝芯层采用可压缩泡沫模型,通过对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。同时,在泡沫铝压缩响应一致的情况下,对可反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑拉压弹性模量差异的可压缩泡沫模型的夹芯板三点弯曲模拟结果进行了比较。研究表明,泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异,得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。     

汽车 U 形隔热板冲压回弹控制

目的解决隔热板成形常见问题以及预测回弹量的大小。方法以有限元分析软件Dynaform为基础,研究毛坯尺寸、压边力、拉延筋布置以及摩擦因数对隔热板成形性的影响。结果得出了隔热板的较佳成形工艺参数。结论通过修正模具和改善工艺来不断地改善回弹,能准确地预测回弹量的大小。优化后的回弹量分别为Δd=0.918 mm,Δα=0.340°,回弹量得到了有效的控制。