基于数值模拟的U形件热冲压工艺参数研究

保压结束后的温度分布对高强钢热冲压零件的组织性能至关重要。以U形件为例,建立热冲压有限元模型,通过基于数值模拟的正交实验讨论了热冲压工艺参数板料成形初始温度、冲压速度、保压时间、摩擦系数对保压结束后U形件最大温差的影响。结论指出:保压时间对保压结束后U形件最大温差的影响显著,延长保压时间可显著降低保压结束后U形件的最大温差;板料成形初始温度显著水平次之;冲压速度与摩擦系数影响较小。同时确定了优化工艺参数组合。在此基础上进行了U形件热冲压试验,模拟结果与试验结果基本吻合,U形件温度变化趋势基本一致,验证了数值模拟的正确性与可靠性。     

热冲压成形数值仿真及模具冷却系统参数研究

在热冲压成形过程中,为更进一步认识热冲压成形过程,提高零件冷却性能和模具自身冷却能力,数值模拟了高强钢板料的热冲压成形和淬火过程,并对模具冷却系统参数做了研究。运用ABAQUS建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型,数值模拟了22Mn B5高强钢板U型件的热冲压成形和淬火过程,并将数值仿真结果与试验结果对比,验证了数值仿真模型的有效性。通过正交试验设计和灰色关联分析,以成形件最高温度、成形件最大温差、模具最高温度为目标,对模具冷却系统中冷却水流速和管道孔几何参数进行了灰色关联分析。分析结果表明,对上述3个目标影响重要度依次是冷却管道孔径、冷却管到模具表面距离、管道间距、水流速度。     

基于分段模型的热冲压模具冷却系统参数优化

在高强钢热冲压过程中,模具的冷却系统对成形件的质量及模具强度有重大影响。本文通过数值模拟,结合响应面分析以及优化算法,以提高热冲压模具强度为优化目标,采用分段模型的方法实现了U形件热冲压模具冷却系统的参数优化。与整体模型数值模拟相比,在保证计算精度的前提下采用分段模型可显著提高计算效率,节省92.6%的模拟时间。     

超高强度钢热成形冷却过程数值模拟

针对热成形模具的冷却系统中冷却管道布置情况,建立了超高强度钢板热成形有限元模型,并利用ABAQUS进行热冲压模拟仿真,着重对成形速度与保压时间对冷却效果进行了研究。模拟分析表明:成形速度越快,板料变形抗力与最大温差越小;管道对板料的冷却并不是保压时间越长而效果越好。该研究结果为同类钢板热成形时工艺参数的选择提供了参考。     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。     

基于AutoForm模拟的热冲压工艺优化设计

研究汽车B柱热冲压成形工艺,并运用数值模拟及试验相结合的方法对B柱热冲压工艺进行优化,根据B柱特征进行模面优化补充,为保证其成形性增加压料块等辅助机构,通过控制加热温度、转移时间、模具温度、保压时间、保压压力等工艺参数,确定了B柱热冲压工艺,为成形合格的制件提供优化的参数。     

基于正交试验的热冲压冷却过程数值模拟分析

以热冲压模具为研究对象,针对超高强度钢板热冲压成形中的冷却过程,建立热成形模具冷却系统的有限元模型,对热冲压模具的热应力与热变形大小和分布进行研究。采用ABAQUS软件对其保压淬火阶段进行热力耦合模拟仿真,并基于正交试验设计,考查了管道直径、与上型面距离、两管道间距、与侧型面距离四因素对模具热应力与热变形大小及其分布的影响。分析研究了多指标因素不同水平下,影响热冲压模具的热应力与热变形大小及其分布规律,最终确定了最优冷却水管道排布为A3B1C3D2,即管道直径为Ф10mm,与上型面距离为4mm,两管道间距为5mm,与侧型面距离为5mm。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

基于Kriging模型的超高强度钢板热冲压工艺参数优化

为了改善超高强度钢板冲压件的加工质量,以某方形槽热冲压件为对象,以板料淬火温度、模具初始温度、冲压速度和模具间隙为设计变量,以冲压件成形温降、回弹量和成形减薄率3个质量指标为响应量,构建了热冲压加工质量指标的Kriging模型。在此基础上,以构建的Kriging模型为目标函数,建立超高强度钢板热冲压工艺参数多目标优化模型。应用第二代非支配遗传算法进行寻优计算,获得了优化的热冲压工艺参数:B1500HS超高强度钢板零件热冲压的最佳淬火温度为898.3℃,模具的初始温度为67.1℃,冲压速度为39.64 mm·s-1,模具间隙为2.2 mm。工艺参数优化后的验算结果表明,工艺参数优化后,成形温度更加均匀,回弹量减少25.6%,最大减薄率下降23%。     

油箱盖板拉深成形的有限元分析及工艺参数优化

以油箱盖板为研究对象,利用Dynaform有限元软件模拟了油箱盖板的拉深成形过程,分析了板料拉深成形过程中的起皱与拉裂等缺陷,选取模具间隙、冲压速度以及压边力3种工艺参数进行正交试验及参数优化,通过正交试验的极差分析得出影响油箱盖板最大减薄率的主次顺序为:模具间隙、压边力、冲压速度.此外由方差分析可知模具间隙及压边力对最大减薄率的影响显著.模拟结果表明,油箱盖板拉深成形的最优工艺方案为:模具间隙1.5t,冲压速度3000 mm·s-1以及压边力60 kN,其零件的最大减薄率及最大增厚率分别为13.23％与11.12％.采用拉深模具对优化后的工艺方案进行实验验证,零件的最大减薄率及最大增厚率分别为14.87％与12.64％,模拟结果与实验结果比较吻合,且油箱盖板的成形质量较好.     

预成形件对超高强钢板热冲压减薄率的影响

为了降低超高强钢板在热冲压过程中的减薄率,以车轮侧盖为研究对象,设计了4种预成形件结构方案,通过有限元模拟分析预成形件形状、尺寸对减薄率的影响,基于模拟结果,进行了预成形件热冲压实验。结果表明:热冲压件的显微组织为板条马氏体,显微硬度达到460 HV以上;零件球窝处材料减薄率最大,预成形有利于降低材料减薄率;预成形件储料面积越大,热冲压件材料减薄率越小;预成形件为深度为22.8 mm的圆拱形储料结构且切角时,材料减薄率最小,为11.67%,壁厚均匀性较好。实际热冲压实验结果和数值模拟结果基本一致。     

热冲压工艺参数对22MnB5马氏体钢汽车B柱性能影响的有限元模拟

通过有限元仿真软件Autoform分析了热冲压过程中工艺参数的变化对22MnB5马氏体钢B柱起皱、回弹、减薄、马氏体量以及强度的影响。结果表明:22MnB5马氏体钢B柱热冲压最优化工艺参数为加热温度930 ℃,冷却速率80 ℃/s。该工艺参数下,热冲压过程各处均完成马氏体转变,硬度分布均匀,材料减薄率较低,热冲压成形效果好,尺寸精度高,冲压件强度均大于1400 MPa。     

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-Ⅱ算法相结合的工艺多目标优化方法。以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果。基于二阶响应面法,拟合质量参数-工艺参数之间的非线性关系,经决定系数法检验,响应面法的拟合精度较高。通过基因编码将优化问题转化为寻优问题,使用NSGA-Ⅱ算法搜索到多目标优化的Pareto前沿解。选择Pareto解集中的一个优化方案:初始温度为947.25℃、摩擦系数为0.429、上模压料力为3.06 MPa、下模压料力为1.05 MPa。经仿真和实验验证,优化后冲压件的最大减薄率均值减小了6.79%,最大增厚率均值减小了8.47%,说明优化后冲压件质量明显提高。另外,优化后冲压件的标准差略有下降,说明优化后冲压件质量的一致性略有提高。     

纵弧棱U型梁的冲压变形行为分析

针对高强钢纵弧棱U型梁类件的冲压成形问题,分析了纵弧棱U型梁成形件各个区域的冲压变形特点,再通过有限元分析总结了其成形过程的应力、应变分布情况和厚度变化规律,并结合模拟结果与物理试验探讨了该类零件在成形过程的减薄和增厚行为.验证结果表明:该梁类件的主要变形区为翼板区,且厚度从端部至中部逐渐减小;主要危险部位处于中部侧壁...     

基于Fastamp和正交试验的汽车门框冲压工艺参数优化

针对某汽车门框冲压工艺复杂、容易出现破裂和起皱的特点,选择对成形质量影响最大的拉延工序进行分析,并基于国产Fastamp软件建立了汽车门框拉延仿真模型。然后,选取压边力、摩擦系数、冲压速度及模具间隙作为正交试验的主要影响因素,建立了4因素4水平的正交试验表。采用综合评分法和极差分析法,获得了最优的工艺参数组合:摩擦系数为0.105,压边力为2400 k N,冲压速度为3000 mm·s^-1,模具间隙为1.5 mm。最后,使用Fastamp对其最大减薄率和最大增厚率进行仿真模拟,在此基础上进行了实际生产验证,最终制件的最大减薄率为20.6%,最大增厚率为7.4%,其成形效果良好、符合质量标准。该方法为提高汽车门框冲压成形质量提供了一种参考。     

基于灰色关联度的筒形件二道次强力旋压工艺参数优化

为使锡青铜筒形件具有更高的尺寸精度,对二道次强力旋压加工工艺参数进行优化。减薄率、道次分配比、第1道次进给比和第2道次进给比为主要影响筒形件成形质量的工艺参数,以筒形件的内径扩径量和壁厚偏差为优化目标。采用正交试验和灰色关联度分析法对Simufact仿真模拟软件得到的二道次仿真结果进行工艺参数优化,结果表明:各工艺参数对筒形件成形质量的影响程度依次为:减薄率>道次分配比>第1道次进给比>第2道次进给比。优化后的工艺参数组合为:减薄率为40%、道次分配比为5∶5、第1道次进给比为0.6 mm·r^-1、第2道次进给比为0.6 mm·r^-1,所获的筒形件尺寸精度最优。     

汽车座椅外侧板单动拉延成形工艺分析及优化

以某型号汽车座椅外侧板为例,采用Auto Form软件对座椅外侧板拉延成形过程进行模拟分析,并根据分析结果预测出拉延过程中的拉裂风险。通过调整零件的圆角半径和修改局部结构,消除了开裂风险,降低了最大减薄率。为取得更好的成形效果,选取压边力、摩擦系数、冲压速度、凸凹模间隙4个重要成形工艺参数进行正交试验及参数优化,得出最优工艺方案为:压边力250 k N、摩擦系数0.13、冲压速度1000 mm·s-1和凸凹模间隙2.42 mm,最终零件的最大减薄率为24.33%,最大增厚率为6.54%。采用优化后方案进行实际拉深试模,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致,工件质量完全符合设计要求。     

车辆底板冲压的响应面拟合与改进蜂群算法优化

为了减小车辆底板冲压件的最大减薄率,提出了基于改进蜂群算法的工艺参数优化方法。选择压边力、冲压速度、模具间隙为优化参数,依据最优拉丁超立方抽样法设计了实验,使用Dynaform有限元软件得到了实验仿真结果。建立了质量参数与工艺参数的响应面模型,经决策系数法和预测误差法验证,此模型的拟合精度和预测精度较高。将冲压工艺参数组合设置为蜜源位置,将参数优化问题转化为蜂群搜索最优蜜源问题。为了提高优化质量,对观察蜂的选择概率进行了改进,改善了算法的优化性能。经验证,改进蜂群算法的优化能力优于传统蜂群算法。使用优化参数得到的冲压件厚度分布均匀。使用优化后参数进行实际生产验证,冲压件最大减薄率为18.1%,与现行工艺参数相比,减薄率得到了有效降低,说明了冲压工艺优化的有效性和可实现性。     

模具间隙对高强度钢热冲压过程的影响

利用DEFORM软件,建立了不等模具间隙下高强度钢板热冲压的有限元模型,研究了模具间隙对22Mn B5钢板热冲压成形中温度场以及马氏体转变的影响规律。数值模拟结果表明:模具间隙是影响板料温度变化的主要因素,板料的最大温差随着模具间隙先增大后减小;模具间隙为0.95t~1.00t时,板料各部位的马氏体分布均匀,转变率高。在此基础上,进行了热冲压试验,测试了板料侧壁位置点和底部圆角位置点的温度变化,并观察了板料成形后的微观组织,通过试验结果与数值模拟结果一致性对比,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。