基于 AHP 与灰色系统理论的隔热件成形回弹控制优化

目的汽车隔热件的冲压成形过程比较复杂,成形工艺参数较多,实际生产难以准确地建立起工艺参数与质量目标之间的联系,研究工艺参数对成形质量及回弹的影响为实际生产提供指导必要而有意义。方法对模具间隙、凹模圆角半径、摩擦因数等影响回弹的因素进行正交试验,设计了试验方案,获得了成形零件的回弹数据;结合层次分析理论(APH)计算了成形工艺参数对多质量目标的权重,最后利用灰色系统理论,计算出了成形质量相对目标函数的关联度,再进行进一步计算获得各成形工艺参数的平均关联度,将优化后的工艺参数应用于有限元仿真与实验验证。结果通过层次分析理论和灰色系统理论对成形工艺参数进行优化,获得了优化工艺参数组合,隔热件成形质量明显提高,回弹量控制在较小范围内。结论当模具间隙为0.805 mm、凹模圆角半径为12 mm、摩擦因数为0.125时,回弹前后距离差Δd=0.918 mm、回弹前后夹角差Δα=0.340°,回弹得到有效控制。     

基于dynaform的汽车隔热板成形性能研究

目的针对汽车隔热板的主要成形缺陷问题,通过工艺参数优化,获得成形质量良好的隔热板零件。方法首先对影响隔热板成形质量的工艺参数进行了理论分析,基于ETA/dynaform软件平台对隔热板的成形过程进行了模拟,然后通过正交实验优化对各工艺参数进行了优化。结果分析各成形工艺参数组合下的汽车隔热板成形质量情况,筛选出了隔热板成形质量良好的最优参数组合。结论采用最优参数进行模拟验证,模拟结果显示隔热板的成形质量较优,为生产实际提供了参考;摩擦因数、压边力对成形质量的影响最大,实际生产过程中,保证良好的润滑条件是获得合格隔热板零件的重要条件。     

基于VPF工艺的铝合金覆盖件回弹研究

为了研究VPF工艺对铝合金覆盖件成形过程中回弹的影响,对VPF工艺成形过程中铝合金双曲率覆盖件的回弹特征进行了数值模拟和实验研究,并且与传统刚模成形零件的回弹特征进行了对比.研究结果表明:VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件的回弹过程中同时存在正、负回弹现象,而传统刚模成形的零件回弹过程中只存在正回弹,并且VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件大部分区域的回弹量小于传统刚模成形的零件;随着成形深度的增加,VPF工艺成形的铝合金双曲率覆盖件正回弹降低,负回弹量增加.     

Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制

为更经济地制造出质量更高的Spherical-cymbal换能器端帽,在其成形中用自由液压胀形工艺取代传统的冲压工艺,并对其自由胀形中的回弹问题进行了重点研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件对端帽的自由胀形回弹量进行了预测,并根据约束条件及有限元模拟结果提出了回弹控制措施。实验结果验证了采用有限元数值模拟进行Spherical-cymbal换能器端帽自由胀形回弹预测与控制的可行性。     

某发动机仓边梁盖板成形工艺分析及回弹控制

目的探讨高强钢板的浅成形件的回弹问题,开发高强钢发动机仓边梁盖板浅拉深工艺。方法针对发动机仓边梁盖板进行了零件特征和冲压工艺分析,采用了双件对称布置的拉深设计,设计了具有中间容料形式的工艺补充面,并且采用了拉深槛来增加成形阻力。最后用Dynaform软件模拟了制件拉延成形过程,分别分析了在成形卸载后和切边后两种状态的回弹情况,以及工艺参数-压边力和拉延筋对制件回弹的影响。通过对典型截面回弹量大小的研究,总结了制件回弹的规律,并对回弹进行了有效控制。结果根据模拟结果选取了最优参数,设计了冲压方案,冲压出了合格的产品。结论覆盖件内部补充面可以采用凸形面来增大面积,消化多余面积,以提高该区域的变形程度,提高零件精度。使用拉深槛可以比拉深筋更有效地提高浅成形覆盖件的塑性变形程度,减小回弹。     

隔热板冲压成形工艺参数优化

目的确定隔热板合理可行的成形方案。方法简要分析了零件的成形特点,并利用有限元软件对零件的拉延成形进行了数值模拟。设计正交实验时,以压边力、1号和3号拉延筋的完全锁模力、2号和4号拉延筋的完全锁模力及摩擦因数4个参数为自变量,以最大厚度减薄率、破裂情况以及未充分变形区大小为优化目标。结果 2号和4号拉延筋是该隔热板成形的主要影响因素,锁模力都为60 N/mm时,隔热板拉延成形效果较好。结论通过分析各因素对优化目标的影响,得出了优化的工艺参数值,为零件的实际生产提供指导。     

板料成形过程回弹的三维检测与评价方法研究

针对板料成形回弹数值难以精确测量、实际误差无法全面估计等问题,采用近景摄影测量系统和面扫描系统相结合的测量方法对板料的成形过程回弹进行了研究,提出了一种精确获得板料成形空间回弹量的新方法,研究了该方法的原理、程序和步骤.结合本方法定义了板料回弹评价的新指标S,该指标用空间回弹值和x、y、z三个方向回弹值组成的向量来表示,以某型号冰箱门外壳为实例进行了成形回弹量的检测和评价.结果表明:对于冰箱门外壳大表面,三维空间回弹数值的影响主要来自z方向,x方向回弹数值为0,y方向影响较小,三维空间回弹数值大小和方向与z方向回弹值的大小和方向保持完全一致.     

平面应变板料拉弯成形回弹理论分析

基于平面应变假设,采用服从Hill平方屈服准则和指数强化材料模型,建立了板料拉弯成形回弹量预测的理论模型。应用该模型计算了一个拉弯成形回弹实例,分析了单位宽度切向拉力、凸模圆角半径、摩擦因数及各向异性参数对板料回弹量的影响。分析结果表明,只有当中性层偏移距离超过板厚的四分之一时,增大切向拉力才能有效地控制板料回弹量,而且弯曲半径越大,增大切向拉力控制板料的回弹量越为有效,然而拉力不能无限制的增大,它的计算准则为板料最外层的等效应变应不大于极限应变。同时还表明,摩擦因数对板料回弹量的影响随切向拉力的增大变得更为显著,而各向异性参数对板料拉弯成形回弹量的影响也较为明显。与有限元数值模拟预测结果的对比表明,理论模型预测板料拉弯成形回弹量与有限元数值模拟结果很接近。     

基于不同强化模型的GTN损伤模型及其在板料回弹有限元分析中的应用

为了进一步提高板料成形中的回弹预测精度,分别建立了基于Ziegler 线性随动强化模型、Lemaitre-Chaboche 非线性随动强化以及非线性混合强化模型的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤本构模型,并给出有限元数值积分方法。通过用户自定义材料子程序VUMAT 将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS 中,以NUMISHEET’93 板料U 型弯曲考题为例,应用显隐相结合的方法模拟分析了不同材料强化模型和损伤对板料回弹量的影响。结果表明:在相同GTN 损伤模型情况下,线性随动和非线性随动强化模型预测得到的板料回弹量较小,等向强化预测的板料回弹量偏大,非线性混合强化预测的板料回弹量介于它们之间。材料模型在考虑损伤因素后,预测的回弹严重程度比无损伤情况时略小,与实验值更相近。     

双向梯形夹芯板柱面弯曲成形回弹分析

整体弯曲成形是制造曲面夹芯板高效且经济的方法,其成形特点与回弹预测是重点研究方向。采用结合有限元的半解析法对双向梯形夹芯的力学参数进行推导,获得夹芯等效弹性常数,分析上、下面板不等厚夹芯板柱面弯曲成形时面板与夹芯的变形特点及应力中性层的变化,在此基础上建立夹芯板平面应变弯曲回弹理论计算模型,预测夹芯板弯曲成形的应力分布与回弹,并与数值模拟及多点弯曲成形实验结果进行对比。结果表明:夹芯板回弹量与中厚板十分接近,回弹量较小,易于控制成形精度;理论预测的横截面切向应力与回弹都偏大,其中上面板应力相对误差在2.9%以内,下面板应力相对误差在6.5%以内,下面板纵向中心截面线误差在1.0mm范围内,各项误差均在很小范围内,验证了本工作回弹计算模型的准确性。     

汽车侧围前连接板冲压成形质量优化研究

针对汽车侧围前连接板的成形质量缺陷问题,本文通过有限元软件分析工艺参数对成形质量的影响,并完成拉延模面的回弹补偿。首先,以最大减薄率和最大回弹量为评价目标,采用正交实验对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数4个工艺参数进行分析,获得影响成形质量最大的因素为压边力,冲压速度次之,确定最优工艺参数为:压边力300 kN、模具间隙1.20 mm、冲压速度90 mm/s、摩擦系数0.11;其次,采用节点位移法对拉延模面进行2次回弹补偿,将零件的回弹量控制在允许范围内;最后,将最优工艺参数和回弹补偿面应用于现场实验,测得试模件的最大减薄率为14.64%,最大正负回弹量为1.254 4 mm/-1.327 0 mm,试模件的最大减薄率和最大回弹量均在允许范围内,实验结果与仿真分析结果相近,验证了本实验方案的可行性。研究表明:通过优化工艺参数能够有效控制减薄、起皱和拉延不足等缺陷,并能够在一定程度上减少回弹量;通过对拉延模进行回弹补偿可以有效地控制回弹量。     

树脂复合减振钢板U型弯曲回弹实验与数值模拟研究

通过带法兰边的U型弯曲成形实验研究,考察了树脂复合减振钢板在不同压边力下的回弹特性.实验结果表明:压边力对树脂复合减振钢板回弹特性影响显著.较大的压边力有利于减小回弹缺陷.其次,考虑树脂层的粘弹性特性,采用非线性粘弹性模型来描述树脂层的力学变形行为,并采用Cohesive单元和固体壳单元分别对树脂层和表层钢板进行离散,进行了树脂复合减振钢板在不同压边力下的U型弯曲有限元数值模拟研究.和实验结果比较表明,所建立的有限元模型能够较好的模拟U型弯曲成形过程.最后,基于建立的有限元模型,考查了成形速度,树脂层厚度和表层钢板初始屈服应力对回弹的影响.参数分析结果表明:这三个参数对回弹角的影响显著.该研究对树脂复合减振钢板冲压工艺设计具有一定的指导意义.     

基于克里金模型和NSGA-Ⅱ的汽车内板成形参数优化

目的 针对某汽车后背门内板冲压成形过程中易产生破裂和回弹等问题，提出了一种基于克里金模型和多目标遗传算法的优化策略。方法 研究摩擦因数、压边力和拉延筋阻力系数对产品最大减薄率和最大回弹量的影响，并确定了参数的拉丁超立方抽样区间。在抽样区间内抽取25组样本，利用数值模拟获取样本的最大减薄率和最大回弹量，并用克里金模型构建样本的响应模型。采用多目标遗传算法对响应模型进行优化，得到了帕累托前沿最优解集;从最优解集中选取了一组合适的工艺参数作为最优解，并进行了数值模拟和生产试制。结果 拉延筋阻力系数、压边力和摩擦因数对最大回弹量和最大减薄率的影响都具有较大的非线性，最大减薄率和最大回弹量存在一定的矛盾关系。综合考虑回弹量和减薄率得到的最优参数如下:摩擦因数为0.12、压边力为1 700 kN、拉延筋阻力系数为0.26。数值仿真结果表明，使用优化后的工艺参数能够避免板料开裂并且显著降低回弹量。生产试制结果表明，使用优化后的工艺参数能够得到表面质量良好、无破裂及起皱缺陷的零件。结论 应用该优化策略能够控制成形质量、减少试模次数、降低生产成本。     

Study on springback from thermal-mechanical boundary condition imposed to V-bending and L-bending processes coupled with infrared rays local heating

This paper shows differences of thermal-mechanical boundary condition and springback between V-bending and L-bending processes. Although a recently conducted study showed that an infrared (IR) local heating method substantially reduces springback of dual-phase (DP) 980 steel sheet in V-bending, its application to L-bending, which is one of widely used forming processes in industrial applications, has not been sufficiently reported. In the L-bending experiment conducted in this work, springback does not sufficiently decrease as much as it does in the V-bending test, even though the sheet is deformed under the same temperature condition. For analysis of the difference in springback, thermo-elastic-plastic simulation for both V-bending and L-bending processes were conducted. The numerical analysis shows that the V-bending and L-banding processes have significantly different thermal and mechanical boundary conditions even though both processes go through a bending deformation. The differences in the boundary conditions have a strong effect on the thermal-mechanical behavior of the blank, so that the springback results are different between the two bending processes. Finally, it is also shown that the L-bending process requires a higher temperature condition than the V-bending process in order to sufficiently reduce springback.     

整体式超高强钢冷冲压门环零件开发

目的 研究整体式超高强钢门环对车身碰撞安全性能的影响,探索高性能超高强汽车用钢制作整体式冷冲压门环零件的可行性.方法 充分利用高性能超高强钢的材料特性,设计开发整体式超高强钢冷冲压门环零件,通过结构设计、坯料制备、样模开发、零件试制,研究门环零件焊缝优化、闭环坯料拼焊、大尺寸模具调试等关键工艺技术.结果 整体式超高强钢冷冲压门环零件可以有效提高整车侧面碰撞性能,增强抵御25％小偏置碰的能力,实现质量减轻2％,回弹仿真精度达到75％.结论 这是对整体式超高强钢门环零件的一次有益探索和尝试,整体式超高强钢门环较分体式门环在满足相同碰撞安全要求前提下,具有结构简单,可实现减重、降低模具数量和生产成本等优势,后续在零件回弹控制方面还需进一步深入研究.     

高精度17-4PH不锈钢隔碗拉深液压胀形复合成形工艺参数优化

目的 针对17-4PH不锈钢冷成形回弹大、贴模性差等问题,研究17-4PH不锈钢隔碗零件的拉深成形和液压胀形规律,确定隔碗零件拉深液压胀形复合成形的最佳工艺及参数.方法 利用有限元方法确定并优化了拉深预成形和液压胀形中的工艺参数.基于优化后的结果设计并制造了相关的模具,最终通过试验验证了有限元方法的有效性.结果 结合数值模拟和试验的方法,提出了零件先拉深预成形、后液压胀形的多步成形方案,逐步优化了成形工艺参数,最终成形出了满足尺寸和精度要求的高精度隔碗零件.结论 通过数值模拟获得了最佳的坯料直径及多步成形中的关键工艺参数,基于数值模拟优化为主和试验验证为辅的设计制造理念,解决了17-4PH不锈钢冷成形回弹大和贴模性差的问题.     

汽车中央通道冲压回弹及其补偿研究

为了研究回弹量及回弹补偿对冲压件成形的影响,以某车型中央通道为研究对象,针对其型面复杂、模型边界高、成形曲度大的特点,采用有限元分析软件Dynaform5.7.1对其进行成形分析、回弹模拟分析和回弹补偿模拟分析.利用截面法对成形及回弹后的零件进行分析,获得边缘回弹量和角度回弹量;经两次反向修模补偿,得到优化的模具型面;利用优化后的模具型面进行模具设计,并对中央通道进行实际生产验证,结果表明,采用截面法和模具型面补偿法能够使最终生产出的零件的回弹量减小,且成形效果更好.     

Experimental and simulation studies of springback in rubber forming using aluminium sheet straight flanging process

Rubber forming is very widely used in aircraft manufacturing. Springback of rubber forming process is an important and decisive parameter in obtaining the desired geometry of the part and design of the corresponding tooling. In this research, the rubber forming of aluminium sheet was conducted. To investigate the springback, the straight flanging was employed in die design. The deformation process was studied by preparing the sheets with different thicknesses and different die radii. The influence of process parameters (time and pressure) on the rubber forming process was studied. Based on the analysis of experimental results, it was found that springback of straight angle decreased with the increase of blank thickness t, whilst increased with the increase of the die radius r. The springback can be eliminated with the bending ratio r/t < 2. The increase of forming pressure and time of rubber forming had little effect on the springback when the blank coincided with the die face. Springback of flanging in rubber forming process was smaller than that of stamping. In the jogged flanging, a better shape was formed by using the polyurethane.     

高精度高强不锈钢隔片零件拉深成形研究

通过对15-5PH高强不锈钢高精度隔片零件结构及尺寸公差的工艺分析,明确了零件成形难点.利用有限元拉深成形的结果,确定了刚模拉深成形的方法.基于有限元回弹模拟的结果及试验,对拉深成形模具的理论型面进行了修正,解决了零件的高度及弧面轮廓尺寸精度问题,确定了拉深成形的合理压边力大小.     

Springback reduction with control of punch speed and blank holder force via sequential approximate optimization with radial basis function network

This paper proposes a springback reduction technique with the control of punch speed and blank holder force (BHF) via sequential approximate optimization (SAO). Springback is one of the major defects in sheet forming and its reduction is a crucial issue for improving product quality. Computer-aided-engineering is one of the helpful tools for predicting springback and widely used in automotive industries. Various approaches are considered for springback reduction, and we optimize the punch speed as well as BHF (variable BHF). Sheet forming simulation is generally costly and time-consuming, and the SAO with the radial basis function network is used to determine the optimal punch speed and variable BHF. The U-shaped forming in NUMISHEET’93 is used in the numerical simulation. The standard deviation of the bending moment is minimized subject tearing evaluated with the forming limit diagram. The punch speed and the variable BHF are taken as the design variables. The validity is examined through numerical simulation.