电动汽车电池包铝合金顶盖拉延成形分析及工艺参数优化

目的 解决轻薄铝合金电池包顶盖拉延成形过程中的工艺质量问题。方法 采用Autoform软件对顶盖拉延成形过程进行仿真分析,在单一条件下分别研究压边力、冲压速度、凹凸模间隙以及摩擦因数对顶盖拉延成形规律的影响。以最大减薄率和最大增厚率为评价指标,通过对以上4个工艺参数进行正交实验优化,且采用正交综合评分法分析实验数据,得出影响评价指标的4个因素的主次关系(冲压速度>压边力>摩擦因数>凹凸模间隙)以及最优工艺参数。结果 最优工艺参数如下:冲压速度为1000 mm/s,压边力为800 kN,摩擦因数为0.12,凹凸模间隙为1.26 mm。采用最优工艺参数进行拉延成形实验验证,实验后测量实物顶盖,实际最大减薄率为14.3%,最大增厚率为8.6%。与仿真值比较,顶盖的实际最大减薄率误差为8.9%、最大增厚率误差为7.5%,实际值与仿真值之间的误差合理。结论 在实际生产中,该工艺参数优化的方法能够为后续轻薄铝合金顶盖的生产制造提供有价值的指导。     

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。     

不锈钢/铝/不锈钢复合板拉深工艺及有限元数值模拟

目的研究各工艺参数对复合板拉深成形工艺的影响,以指导实际生产。方法以不锈钢/铝/不锈钢三层复合板为研究对象,探究了复合板拉深工艺数值模拟的关键技术;结合有限元数值模拟和试验验证,预测了复合板在拉深成形中的缺陷,研究了凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力、拉深速度对最大减薄率的影响规律,并利用正交试验对这4种工艺参数进行了优化。结果有限元模拟中,分层复合板模型比整体模型准确度高。最大减薄率随凹模圆角半径的增大而减小,随着凸凹模间隙的增大而先减小后增大,随拉深速度的增大而增大,随着压边力的增大而增大。各成形工艺参数影响最大减薄率的主次顺序是:凹模圆角半径压边力模具间隙拉深速度。结论有利于减小最大减薄率的工艺参数优化组合为:凹模圆角半径为21 mm,模具间隙为3.2 mm,压边力为50 k N,拉深速度为10 mm/s。     

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。     

某大曲率薄壁件成形参数优化

目的 根据某大曲率薄壁件形状需求,以最大减薄率为优化目标,采用数值模拟与响应面相结合的方法对其成形的工艺参数进行优化,以得到合格的零件产品。方法 首先,研究压边力、拉延筋阻力、摩擦因数、冲压速度等单因素参数对最大减薄率的影响规律。根据规律变化确定正交试验的参数范围,并对正交试验结果进行极差分析,确定本次板料冲压成形有限元分析的工艺参数对最大减薄率影响大小的排序为：摩擦因数>压边力>拉延筋阻力百分比>冲压速度;根据极差分析结果,选定对最大减薄率影响较小的冲压速度为3 000 mm/s、其他3个工艺参数为变量进行再次优化,以摩擦因数、压边力、拉延筋阻力为优化对象建立响应面。结果 通过响应面预测结果可知,摩擦因数为0.09、压边力为409.730 kN、拉延筋阻力为32.384%时,最大减薄率得到最小值7.926%。将该组工艺参数进行模拟,得到最大减薄率为9.40%,与响应面预测值仅相差1.474%,相对误差率为15.68%。结论 经过试验验证,试验和优化的数值分析结果吻合较好,最大减薄率仅相差0.60%,证明了该方法的可行性。     

基于GA–BPNN的圆筒形件多步冲压成形工艺参数优化

目的 研究精密多步冲压成形过程中圆筒形件出现的成形性问题。方法 基于正交试验设计和极差分析方法、BP神经网络建模以及遗传算法得到最优工艺参数,研究制件成形过程中相关工艺参数对减薄率的影响。结果 通过正交试验设计和极差分析,获得各参数对极大减薄率的影响主次顺序为拉延摩擦因数>拉延压边力>反拉延摩擦因数>反拉延压边力,相对最优工艺参数如下:拉延摩擦因数为0.200、反拉延摩擦因数为0.100、拉延压边力为50 kN、反拉延压边力为30 kN。极大减薄率的仿真极值为0.144 4、极小减薄率的仿真极值为?0.127 7;以极大减薄率为成形质量评价指标,经BP神经网络建模并结合遗传算法寻优,获得最优工艺参数如下:拉延摩擦因数为0.200、反拉延摩擦因数为0.159、拉延压边力为55 kN、拉延压边力为40 kN,极大减薄率预测值(0.134 9)与仿真值(0.140 1)的相对误差仅为3.7%,优化后的制件成形质量良好。结论 所提出的方法对量化调整制件的成形工艺具有良好的工程应用价值。     

汽车后地板拉延件成形裕度提升及参数优化研究

目的 提升拉延工艺处理后汽车后地板零件的成形裕度,优化成形参数。方法 首先,设置初始拉延工艺参数：压边力为807 kN、摩擦因数为0.135、压边圈行程为205 mm、成形力为3 572 kN,基于Autoform软件对后地板的拉延工艺进行数值模拟。其次,利用全场网格应变测量技术对试冲件进行全场测量,获得全场成形裕度云图、成形极限图、减薄云图。最后,调节压边力与拉延筋深度及圆角半径,优化拉延工艺的成形参数。结果 通过模拟获得了零件的潜在风险区域位置,零件的最大减薄率为24.10%、全场成形裕度均小于10%;测量结果表明,最大成形裕度为-9.29%。对风险区域进行模具圆角抛光后,最大成形裕度达到-10.65%。通过综合分析测量结果与模拟结果可知,采用压边力为782 kN、B处拉延筋圆角半径为4.5 mm、拉延筋深度为4.5mm等成形参数,试冲得到的零件无开裂和起皱缺陷,成形裕度最大值为-14.33%,满足大规模生产需要。结论 利用数值模拟结合全场网格应变测量技术指导修模作业并优化工艺参数,可以有效提升模具的调试效率。     

高强钢控制臂件冲压工艺优化及稳健性分析

为获得高强钢控制臂件冲压工艺参数最优解,提高冲压工艺稳健性,基于6sigma稳健设计理论,采用数值模拟方法分析预成形模具间隙、局部翻边模间隙、预成形压边力、摩擦系数、板料轮廓尺寸等对拐角处材料减薄率的影响规律;将坯料位置、料片厚度、摩擦系数、塑性应变比、屈服强度、抗拉强度、板料尺寸等作为噪声变量输入,分析工艺的稳健性;根据敏感性分析结果,选用局部翻边模间隙、预成形模具间隙为变量,3σ水平设为目标,成形过程能力Cp值为1.0,进行优化计算;最后采用优化后的局部翻边模间隙、预成形模具间隙值,其他噪音变量不变,再次进行稳健性分析.研究发现,影响控制臂局部过度减薄甚至开裂的主要因素为预成形模具间隙及局部翻边模具间隙.根据模拟结果试模,零件的壁厚分布与模拟结果相比,最大误差小于6%.通过对关键参数的敏感性分析以及考虑噪声因素的稳健性分析,优化工艺参数后,成形质量水平提高,成形结果可靠.     

车身用高强钢的回弹实验与分析

目的研究和分析身用高强钢在冲压过程中的回弹行为与规律。方法基于Wagoner的拉延弯曲实验模型,采用拉延弯曲(Draw-Bend)实验机,针对590 MPa级冷轧双相钢和420 MPa级低合金高强钢两个常用的典型车身用高强钢材料开展回弹实验研究,通过不同弯曲半径模拟不同冲压模具圆角半径,同时以不同张紧力模拟冲压压边力,讨论了两种材料的冲压成形及回弹性能与控制。结果两类钢的回弹量均随着冲压模具圆角半径的增大而减小,随着压边力的增大而减小,双相钢相比低合金能产生更大的回弹,厚板随冲压条件变化的回弹波动一般低于薄板。结论实验研究结果对高强钢在实际冲压过程中的回弹控制有着较强的指导意义。     

6061铝合金飞机溢油口拉深成形研究

目的 掌握深腔薄壁溢油口拉深成形工艺,解决拉深成形过程中起皱和破裂问题,研究各参数对拉深成形的影响规律,最终成形出合格产品。方法 以6061铝合金飞机溢油口为主要研究对象,采用Dynaform有限元数值模拟软件建立有限元模型,分析成对拉深成形对材料流动的影响并与单一拉深成形进行对比,通过改变毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数进行拉深成形模拟试验研究,最终通过拉深成形试验验证成形方法及各参数设置的合理性。结果 成对拉深成形能限制单一拉深成形圆弧开口位置材料收缩,改善开口处起皱和变形缺料的现象。随着凹凸模间隙的增大,最大减薄率逐渐降低而后升高,最佳成形凹凸模间隙为1.05t;随着压边力的增大,最大减薄率逐渐升高,最大增厚率逐渐降低,最佳成形压边力为50 kN;凹模圆角半径小于7 mm 时,板料最大减薄率逐渐减小,半径为4 mm时,最大减薄率下降最快,半径在7~8 mm范围内,板料最大减薄率趋于平稳,最佳成形凹模圆角半径为7 mm。结论 模拟得到了毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数对拉深成形的影响规律,最终制造出了满足设计要求的产品,验证了各参数设置的合理性。     

基于 AUTOFORM 的汽车前围横梁连接板的数值分析与实验研究

目的分析汽车前围横梁连接板的冲压成形过程。方法以板料成形非线性分析软件AUTOFORM为平台,对汽车前围横梁连接板的冲压成形过程进行CAE分析。根据模拟结果(成形极限图、材料流动分布及材料变薄率),对拉延型面及工艺参数进行了优化。结果所得零件材料最大减薄率为14.6%,在B340LA(t=1.0 mm)材质减薄率安全范围内(16.9%),零件型面球化处角部无暗伤及拉裂,翻边处材料流动均匀,无开裂风险,成形结果得到大大改善。结论 CAE仿真能够预测零件成形过程中存在的缺陷,优化工艺参数,指导模具设计工作。最后将优化结果用于指导实际生产,得到了符合质量要求的零件。     

PEMFC金属双极板冲压成形数值模拟与实验

目的 研究金属双极板冲压成形过程中各工艺参数和模具结构参数对成形质量的影响。方法 采用Dynaform有限元分析软件对SS304双通道蛇形流道双极板冲压成形过程进行模拟。研究模具圆角半径、模具锥度、压边力、拉延筋等因素对双极板成形质量的影响。结果 增加模具圆角半径和模具锥度可防止双极板破裂。适当增大压边力能有效消除起皱缺陷,设置拉延筋能有效改善坯料流动情况,必要时需设置多重拉延筋使零件成形完全。当模具圆角半径为0.25 mm,模具锥度为0°,拉伸深度为0.5 mm,压边力大小为60 kN,并采用双重拉延筋的情况下,所成形的金属双极板质量良好,无破裂、起皱、成形不足等缺陷。结论 模拟结果与实验结果一致,验证了模拟结果的正确性,可见采用冲压工艺成形金属双极板是可行的。     

基于神经网络遗传算法的深腔型零件拉深工艺参数优化

目的 解决冲压成形中工艺参数优化难的问题.方法 以一种深腔型零件的冲压成形为例.首先,借助灰度关联分析法对有限元中的工艺参数进行分析,获取该零件冲压成形中影响成形质量的2个主要因素——冲压速度和压边力.其次,借助拉丁超立方抽样法对上述2个因素进行随机取样,并借助DYNAFORM软件对其进行逐一模拟.再次,将冲压速度和压边力作为输入,最大减薄作为输出,训练在MATLAB中建立的BP神经网络,并借助遗传算法对其进行寻优.结果 最优成形压边力为1.372 MN,最优加载速度为1.5366 m/s.结论 与神经网络遗传算法预测相比,有限元结果的相对误差小于2％,零件试制结果的相对误差小于6％,该方法有较高的预测精度.     

基于变压边力的侧围外板成形研究

目的 为了提高侧围外板成形裕度,降低拉延开裂风险。方法 运用CATIA软件设计了侧围外板精细化工艺模面,并借助AutoForm软件对侧围外板拉延成形过程进行了有限元分析。结果 在恒定压边力加载的工况下,侧围外板在后三角窗及后门洞区域发生轻微开裂,无法满足成形要求。基于恒定压边力工况条件,对压边力加载方式进一步研究,提出变压边力工况条件,并模拟了9种变压边力加载方式下的成形效果,从中筛选出最优变压边力工况条件,改善了侧围外板拉延成形性,消除了开裂风险。将最优仿真数据用于侧围外板实际试模,试模结果与仿真结果基本一致,零件成形良好,最大减薄率为19.8%,最大增厚率为6.7%,符合产品质量需求,证明了变压边力工艺方案的可行性。结论 变压边力工况条件可以提高零件成形裕度。     

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.     

高强钢板冲压成形的回弹规律与工艺参数研究

高强钢板冲压成形的回弹问题在很大程度上制约了其深入应用,合理的工艺是减少回弹的关键和有效途径之一.建立了曲面扁壳件冲压成形的有限元模型,基于正交试验法研究了工艺参数,包括压边力、摩擦系数、板厚以及拉深筋的布置方式对回弹的影响规律,采用普通钢板和高强钢板分别进行了冲压成形实验,并与数值模拟结果进行对比.结果表明,高强钢板冲压成形的回弹较大,但通过合理的压边力和拉深筋布置方式可以实现高强钢板冲压成形回弹的有效控制.