基于FEM板料回弹问题的研究进展

介绍了板料成形过程中的回弹模型,包括解析模型、材料模型、单元模型、摩擦模型和算法模型,分析了回弹的影响因素,从控制工艺参数和模具零件型面补偿法2个方面分析补偿回弹的措施,并对回弹问题的研究前景作了展望。     

橡皮成形数值模拟回弹预测精度的影响因素

基于有限元数值模拟的工艺分析方法提高橡皮囊液压成形工艺的零件质量,回弹预测的精度,是直弯边橡皮成形数值模拟的关键。文章以有限元软件PAM-STAMP 2G为平台,针对铝合金板2B06-W30min的直弯边橡皮成形工艺,建立成形与回弹过程的数值模型,研究影响数值模拟回弹预测精度的关键因素,如单元积分类型、网格尺寸、厚向积分方案,以及板料厚度波动等对回弹量的影响规律。通过有限元数值模拟结果与实验测量结果对比,分析数值模拟中回弹预测精度的影响规律,提出了数值模型的改进方法。提高数值模拟成形精度,需要精确控制模拟过程的关键环节,力求在每个环节减小误差累积。该文对实际生产具有指导意义。     

可控拉深筋对帽形件弯曲回弹的影响规律

以帽形件为研究对象,对基于可控拉深筋技术控制板材的回弹进行研究。建立了帽形件弯曲仿真模型,根据模型分析了不同结构参数对帽形件成形后回弹角的影响,研究得出可控拉深筋各参数对帽形件弯曲回弹的影响规律,并对帽形件弯曲进行了实验研究。实验结果与仿真结果吻合,表明可控拉深筋可有效控制板材的金属流动,控制板材弯曲成形以得到较高的精度。     

板料冲压成形回弹的有限元数值模拟研究

随着对冲压件的尺寸精度要求的不断提高,精确预测给定冲压件的回弹量大小及分布显得非常重要。采用无模法模拟卸载回弹过程时,需要以加载成形后的应力为基础。本文给出了加载成形中的应力计算方法,并采用无模法建立了卸载回弹的计算模型。文中提出一种不同于传统的初始单元弹性化处理的方法,提高了回弹的计算精度。研究了卸载因子的取值规律对回弹计算的影响。利用自行开发的软件SheetForm模拟分析NUMISHEET’93标准考题中U型件深冲压的回弹情况,验证了该方法的有效性。     

基于CAE技术的板件回弹补偿

板料成形的回弹问题非常复杂,同时回弹影响零件成形精度,增加试模、修模的工作量,故在生产实际中需要采取行之有效的措施控制回弹。针对此问题,介绍一种利用CAE软件模拟来控制回弹的方法,用DYNAFORM确定出零件的回弹量,根据回弹量进行回弹补偿,然后采用ThinkDesign软件进行回弹补偿的工具曲面操作,仿真结果显示采用此方法进行回弹补偿符合精度要求。     

飞机铝合金双曲度蒙皮充液成形的数值模拟与试验

针对某型飞机上蒙皮零件,基于有限元分析软件Dynaform,对主动式充液成形和被动式充液成形两种方案进行了数值模拟对比分析。根据数值模拟结果,认为该零件较适合采用主动式充液成形,其次,通过修改工艺补充面和优化成形工艺参数,有效地控制零件的最大减薄量。同时,保证一定的减薄量,使板料达到塑性变形状态,从而有效减小回弹。再通过回弹分析,根据回弹量计算结果,运用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,将回弹量控制在合格范围内。最终通过实际试模,验证了数值模拟的准确性及适用性,加工出表面质量良好、精度满足要求的合格产品。     

汽车前纵梁成形回弹控制

为了解决高强板前纵梁成形过程中存在的回弹问题,采用Dynaform软件建立前纵梁的拉延成形工序有限元模型,并进行有限元模拟以预测回弹量。然后根据回弹预测,进行偏差分析以及模面补偿。根据其有限元模拟的回弹预测结果,在拉延成形工序,对顶平面、侧壁以及法兰等区域进行补偿,补偿后所得成形模具用于试制,得到的拉延件经过切边工序获得合格制件,最后采用白光扫描对制件进行检测。检测结果表明,各检测点的偏差合格率在95%以上,即汽车前纵梁零件的最终回弹量控制达到允许范围内。     

方矩形焊管多规格柔性冷弯成形回弹分析

针对方矩形焊管在冷弯成形过程中的回弹问题,利用COPRA软件进行冷弯成形工艺设计,确定了适用于柔性制造的工艺参数,基于ABAQUS软件建立了8种冷弯成形有限元模型,先后进行显示动力学分析和静力学分析,模拟板材冷弯成形和卸载过程,得到了不同模型各道次的回弹角度,同时,通过单因素分析法研究了板料厚度、侧壁高度和成形宽度对回弹的影响。结果表明:最终成形角相同时,回弹角度呈先增大后减小的趋势;增大板料厚度、成形宽度和减小侧壁高度均会分别导致冷弯成形中各道次的回弹角度减小,且回弹角度与板料厚度成线性关系;在进行弯角二的冷弯成形过程中,宽度方向板材的等效应力基本不变,弯角一不会发生回弹现象。     

板料凹弯边橡皮成形回弹分析与控制方法

橡皮成形是飞机制造业中的一种非常重要的加工方法,凹弯边成形是橡皮成形的典型形式之一。该文采用正交试验方法分析了不同因素对凹弯边回弹的影响。发现,随着模具半径的增加,回弹增加;随着倒角半径、翻边高度的增加,回弹先降低后增大;随着压力的增加,回弹先增加后降低。并选择一典型凹弯边实际零件进行回弹分析,建立了模拟模型。发现,模拟过程能够很好的预测回弹量。基于模拟和实验结果进行修模,成形后的零件回弹均达到要求。对于下陷成形,采用硬度较高的聚氨酯和较大压力,即可达到一次成形的目的。     

基于GR神经网络的汽车U形纵梁多工步冲压成形回弹预测分析

针对纵梁件单工步成形回弹预测误差较大的缺陷,提出对汽车纵梁件进行多工步成形回弹控制分析;在数值模拟的基础上,建立了基于广义回归神经网络(GRNN)回弹预测模型,并运用该模型对不同凹模圆角与压边力等重要成形工艺参数下的回弹值进行了模拟预测.结果表明,采用的广义回归神经网络模型的预测值与模拟试验值有较好的吻合度,说明广义回归神经网络模型能够准确地预测纵梁多工序后回弹分布.     

模切板刀片复合弯曲成形中的回弹研究

复合弯曲成形是一种高柔性的板料成形工艺。运用有限元方法分析了模切板刀片的复合弯曲成形,对成形过程中的回弹进行了研究。建立了外环转角与弯曲回弹角的度的关系。分析了内环圆角半径与对回弹的影响,对模切刀片的成形具有一定的指导意义。     

基于能量守恒和数值模拟的精密级进模弯曲成形研究

对精密多工位级进模的多步弯曲成形进行研究,提出从能量守恒的角度结合数值模拟与功能转换的方法来提高多步弯曲成形精度及减少回弹,以HDMI连接器零件为例,针对90°弯曲部位设计4种折弯方案,分析每种成形方案及回弹过程中相应的板料内能变化并加以比较,确定较优的设计方案。     

板料多次弯曲成形回弹的数值模拟研究

对金属板料多次弯曲成形回弹的数值模拟方法进行研究,分析并解决了模拟过程中出现的板料与模具的干涉和各次弯曲间模拟结果的数据传递等问题。通过金属板料的二次卷圆试验并与数值模拟结果比较,模拟结果与试验结果基本相符。采用的有限元数值模拟方法可提高预测板料多次弯曲成形后回弹量的准确度。     

轴对称曲面件拉深智能化控制技术研究

板材冲压智能化是一项涉及控制科学、计算机科学和板材塑性成形理论等领域的综合性新技术。该技术的研究已有 10几年的历史 ,但主要是集中在V型弯曲的回弹控制方面 ,直到 90年代初才开始对筒形件拉深的智能化控制进行探索性研究。本文研究建立了轴对称壳体零件拉深过程智能化控制系统 ,并以锥形件为例 ,分析了轴对称曲面零件拉深过程中的共同特点 ,建立了完整的力学模型 ,实现了轴对称曲面件拉深的智能化控制     

Industrial applications of sheet stamping simulation using new finite element models

The paper is aimed to present industrial applications of sheet stamping simulation using new finite element formulations developed in the International Center for Numerical Methods in Engineering in Barcelona. Theoretical formulation is briefly reviewed. Both continuum and shell elements have been considered. The new shell elements developed are based on a geometrically exact shell model treating the shell as one-director Cosserat surface. The formulation of the continuum elements employs the multiplicative decomposition of the deformation gradient tensor into its elastic and plastic parts. The new finite element models have been implemented in the in-house explicit dynamic code STAMPACK. A number of practical problems of sheet metalforming have been solved with the program. Some of the problems, namely stamping of a kitchen sink, hydraulic forming of an aeronautical part and stamping of a food can, have been presented in the paper. The examples give an idea of practical information that can be obtained from the computer simulation of a forming process. The results confirm a good behaviour of the formulation and program used in the industrial applications.     

Material characterization and finite element analysis of a pressboard under press forming

Pressboard is a wood-based material consisting of lignin, hemicellulose and high percentage of cellulose. It is used as primary sheet in the manufacturing process of cellulose ring. The pressboard used in this study is a viscoelastic material with mechanical properties depending on time, temperature and moisture content. Using finite element method and based on nonlinear viscoelastic model, the pressboard material behavior was simulated using WLF equation and the data were obtained from material tests. The simulation results conformed to the related experiments, indicating that the approach can accurately predict spring back, stress relaxation and strain recovery within a press forming process.     

双金属轴套圈圆回弹的有限元模拟研究

回弹是轴套成形过程中一个无法避免的问题,对于轴套的成形质量有至关重要的影响。由于回弹的复杂性,往往在实际的生产过程中难以把握。本文通过有限元模拟分析了轴套圈圆过程中的回弹以及影响回弹模拟的众多因素,为实际生产中回弹量的控制提供了有益的参考。     

基于Dynaform的汽车覆盖件冲压成形及回弹仿真的研究

介绍了汽车覆盖件冲压成形及回弹的仿真研究背景,详细论述了板料冲压成形与回弹数值模拟的理论和流程.在Dynaform中对汽车底座横梁外板进行了冲压成形和回弹过程的仿真,仿真结果与实验结果的比较,证明了仿真分析的实用性,从而总结出控制回弹的措施.     

基于DYNAFORM的折边机折弯回弹研究

在数控四边折边机的加工过程中,弯曲回弹的有效控制和补偿对提高加工精度有着重要的意义。首先,本文通过对镀铝锌钢板的材料性能试验,测出不同轧延方向的抗拉强度、屈服强度、泊松比、弹性模量,拟合出真实的应力应变曲线;其次,通过位移传感器测量出折边机实际折边回弹角大小;最后,通过DYNAFORM成形仿真软件建立折边机折弯成形仿真模型并加以验证后,研究板材宽度、屈服强度、成形速度等对回弹量的影响。为未来回弹补偿的研究提供依据。     

基于数值模拟的空间曲面壳体成形分析

为了解决空间曲面壳体的整体成形难题,针对空间曲面壳体零件的几何形状特点,采用三维刚塑性有限元分析软件Deform-3D软件,对空间曲面壳体的成形过程进行了数值模拟,分析了不同板料结构形式对成形过程的影响,获得了成形过程中等效应力极限-时间曲线图、凸模载荷-行程曲线图以及变形过程中的金属流动规律。结果表明:使用带椭圆孔的板料,能够获得满足要求的工件,优化了工艺参数,为空间曲面壳体零件的生产提供了参考依据。