方盒形件分区压边方式拉深压边力的数值模拟

板料拉深成形是冲压生产中的一种少、无切削的先进加工方法,拉深成形的重要工艺参数之一是压边力,是保证零件成形质量的关键.根据方盒形件的拉深成形特点,将压边圈设计为直边区域、法兰转角区域及直边与转角交界区域的十六块分区压边方式,并对分区压边圈在不同压边力加载模式下进行了模拟分析.分析结果表明:对于方盒形件的拉深,将压边圈设计为适当的分区结构、各分区压边圈采取合理的变压边力加载模式可以充分改善板料的成形性能、达到抑制板料起皱和延缓破裂以及提高板料拉深成形质量.     

板料成形中起皱问题的分析及解决方案

从板料的相对厚度、拉深系数、材料的力学性能方面分析了板料在拉深成形过程中失稳起皱的影响因素.针对冲压生产中出现的拉深起皱现象,利用DYNAFORM软件,在模拟与实验工艺参数相一致的条件下,建立了圆筒件成形的仿真模型,并对成形过程进行了数值模拟,验证了仿真模型的正确性.在此基础上对不同压边力条件下的拉深成形进行了分析,得到了合适的压边力参数.生产实验证明,所选的压边力合理.研究结果对实际生产具有重要指导意义.     

复杂型面板料冲压件快速成形方法研究

探讨了具有复杂型面的大型板料冲压件数值模拟有限元建模过程中的一些关键技术问题,包括离散三坐标扫描点的拟合和光顺、CAD模型的网格划分和有限元建模等内容。研究了板料拉深成形压边力控制系统,设计了液压控制系统。该系统可以安装在压力机上,实现压边力的合理调控,避免拉深失稳并加快复杂型面的大型板料冲压件的生产速度。把板料冲压件成形数值模拟分析方法和变压边力控制技术相结合,可实现复杂型面板料冲压件的快速成形并可提高成形件质量。     

斜壁矩形盒件多点拉深成形的数值模拟

通过对斜壁矩形盒件多点拉深成形的有限元数值模拟,分析了成形过程中起皱与拉裂缺陷的产生,研究了四种不同压边力加载曲线即恒压边力、↘形压边力曲线、V形压边力曲线、■形压边力曲线对成形结果的影响。结果表明:斜壁矩形盒件在整个多点拉深成形过程中,在宽度方向的侧壁底部极易发生破裂缺陷,在法兰直边对称轴处起皱最严重;不同的压边力曲线对斜壁矩形盒件多点拉深最终成形结果的影响很大,其中■形状的压边力加载曲线最有利于斜壁矩形盒件的多点拉深成形。     

圆筒件拉深过程中压边力的研究

利用恒定压边力经验公式计算得到的压边力值进行模拟时,圆筒件质量存在明显的缺陷。采用变压边力优化曲线作为圆筒件拉深成形的压边力加载模式,研究了临界防皱变压边力曲线的确定方法,应用Dynaform软件对恒定压边力、优化压边力下圆筒件的拉深成形进行了数值模拟,得出了成形极限图(FLD)和材料厚度变化图。将模拟结果进行对比分析,发现在后者作用下的圆筒件平面外缘厚度变化较小,筒壁等其他部分的材料厚度变化率也较小,采用优化压边力可有效防止圆筒件起皱、拉裂现象,提高圆筒件成形质量。     

汽车横梁拉深成形的有限元分析

建立了汽车横梁拉深的有限元三维模型,对其拉深成形过程进行了数值模拟,并与实验结果对比分析,说明数值模拟方法的可行性。在此基础上讨论了摩擦润滑条件、压边力和凸模的虚拟冲压速度对板料拉深过程的影响。通过有限元模拟分析方法得到最佳压边力数值,然后通过综合分析数值模拟结果和拉深实验结果确定了实际拉深过程中的最佳压边力。结果表明,在实际拉深过程中要尽量减小模具和板料的摩擦;在模拟拉深成形时,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真,因此,汽车横梁拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度不要大于2000mm／s。     

板料拉深成形数值模拟的关键技术

本文探讨了板料拉深成形数值模拟中的几何建模、单元类型选择、关键算法等几个关键技术问题 ,并介绍了用ANSYS软件进行板料拉深成形过程数值模拟所采用的方法和技巧 ,并提出按优化压力曲线施加压边力来优化板料拉深成形的方法。     

柔性压边和刚性压边技术在薄板类件多点成形中的对比分析

对比分析刚性压边和柔性压边两种不同工艺,探讨不同的成形工艺条件对起皱模拟、破裂以及成形极限的影响.用显式动力学商用软件LS-DYNA对两种厚度的马鞍型曲面件进行数值模拟.模拟结果表明,在刚性压边成形方式下,变形量较大时成形件起皱,压边力较大时成形件破裂;但在相同条件下,用柔性压边成形工艺的成形件结果良好,而且减小压边面的宽度到原来的1/2时,通过增加压边力的方法,还可获得良好的成形效果.柔性压边工艺可大大提高板料的利用率,改善板料的成形极限,减少各种不良缺陷发生.     

矩形盒曲面压料的变压边力拉深数值模拟分析

运用数值模拟的方法研究了矩形盒曲面压料拉深时,采用随时间及位置变化的压边力对成形性能的影响。分析结果表明曲面整体压料时,渐增式压边力加载相应地可以提高矩形盒成形性,渐减式压边力加载不利于提高成形性。在压边圈直、曲边分块压料,并分别采用不同压边力模式进行组合加载的模拟实验中,直、曲边均采用渐增式压边力加载,在很大程度上提高了矩形盒拉深成形性。     

矩形盒拉深时变压边力的数值模拟

建立了矩形盒拉深成形的三维仿真分析模型，并将其与实验结果进行了对比验证。在概述压边力在生产过程中的用途和意义的基础上，讨论了变压边力对薄板拉深成形过程的影响，利用DYNAFORM模拟软件研究了随拉深时间和压边圈位置变化的压边力对拉深成形质量的影响，得到了相应的数值模拟结果，为实际生产过程中合理调节压边力的大小提供了理论依据。研究表明，采用变压边力控制技术可以显著改善矩形盒的成形性能。     

圆锥形件拉深过程中变压边力的研究

起皱和断裂是板料成形过程的主要失效模式，合理控制成形过程中的压边力，可以消除这些缺陷，提高成形性能。本文以圆锥形件的成形为例，采用Dynaform软件对变压边力控制的成形工艺进行了数值模拟计算，得到了最佳压边力变化曲线。本文还对模拟结果进行了实验验证。结果表明，变压边力拉深工艺能够极大提高板料的极限拉深高度。     

拼焊板零件变压边力鲁棒控制策略研究

针对拼焊板零件冲压成形过程中恒压边力方法的不足,提出基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法,建立了变压边力混合H2/H∞控制模型,设计了变压边力混合H2/H∞控制算法和控制逻辑。采用该模型对拼焊板零件冲压成形进行反馈数值模拟,分析有无变压边力混合H2/H∞控制对拼焊板零件成形缺陷的影响,并在变压边力冲压机上进行试验验证。仿真和试验结果表明：基于混合H2/H∞理论的变压边力控制方法可成功冲压出车身前围上盖板,可有效避免恒压边力下的起皱和破裂两种缺陷,该控制方法同时考虑冲压行程和压边板位置进行压边力优化,具有更好的鲁棒性。     

汽车模具的虚拟调试

以汽车行李箱铰链安装板的模具设计为分析对象,进行了基于AUTOFORM的模具虚拟调试的研究。其中包括冲压成形数值模拟和分析,制订冲压工艺方案、确定工艺补充形式、确定合理的冲压参数,根据模拟的厚度变化、应力应变和材料FLD等方面的数据,以及成型过程中破裂和起皱的时间、部位及其几何尺寸,调整凸凹模圆角、毛坯料的尺寸、摩擦力、压边力、拉延筋的形状大小和工艺补充等相关参数,通过模具的虚拟调试,消除了冲压缺陷。     

平面应力条件下轴对称拉深成形法兰区起皱和破裂分析

分别采用平面应力和平面应变假设条件,对轴对称拉深成形法兰区的应力分布进行了分析比较,两种情况下的径向应力计算值相差较小,但周向应力计算值相差较大。有限元模拟表明,平面应力条件下得到的解析结果与模拟值非常接近,表明平面应力假设条件比平面应变假设条件更接近于实际情况。在平面应力条件下,建立了轴对称成形法兰区起皱失稳条件和圆筒形件破裂失稳条件,导出了临界压边力的计算式。对于某一具体的拉深成形问题,计算得到了临界压边力与拉深位置的关系曲线。分析结果有助于进一步认识拉深成形各变形区的变形特点,建立更符合实际的起皱、破裂准则,预测成形缺陷及临界压边力。     

不同硬化模型对铝合金板冲压成形模拟结果的影响

研究不同塑性变形硬化模型对汽车5182-O铝合金板材冲压成形模拟结果的影响。采用材料单向拉伸试验得到应力应变关系曲线,基于Hollomom、Krupskowsky与Power方程对曲线进行拟合,建立材料室温下塑性变形硬化模型,对厚度为1.5 mm和0.85 mm的5182板材进行冲压试验和有限元模拟分析,对比分析冲压试验与模拟结果。试验与模拟结果显示,当板料厚度为1.5 mm时,板料冲压试验的成形力最大为42.95 kN,板料拉深深度为30.58 mm,基于Power方程计算得到的最大成形力为41.5kN与试验结果比较接近,Hollomom方程计算得到的拉深深度为30.546 mm,板材成形厚度分布与试验结果比较接近;当板料厚度为0.85 mm时,板料冲压试验的成形力最大为34.47kN,板料拉深深度为33.792 mm,基于Power方程计算得到的最大成形力为34.27 kN与试验结果比较接近,Hollomom方程计算得到的拉深深度为33.636 mm,板材成形厚度分布与试验结果比较接近。基于三种硬化模型铝合金冲压成形过程的计算模拟分析结果,并通过与试验对比得到不同硬化模型对铝合金板材冲压成形计算模拟的影响,进一步为汽车铝合金覆盖件在成形工艺的研究分析提供理论指导。     

伺服驱动压边力控制系统建模与仿真

将伺服驱动技术应用于压边力控制,可以更有效地控制拉深成形过程,提高成形效果。采用伺服电机驱动的压边力控制系统由机械和数控系统两部分组成,系统参数匹配的合理性对压边力控制的动态性能影响较大,而系统的动态性能直接影响到压边力控制精度和效果。首先对双滑块六杆机构输入输出方程进行了线性化处理,建立了机械系统、数控伺服系统的数学模型,得到了压边力控制系统的数学模型和仿真模型,对控制系统进行了仿真分析,初步确定了控制系统的位置环PID参数。最后根据仿真分析结果进行了压边力控制实验系统的参数设定,实验表明,根据仿真值稍作调整就能达到实验系统的控制要求,大大缩短了系统调试时间。     

Determining the optimum variable blank-holder forces using adaptive response surface methodology (ARSM)

Wrinkling and fracture are main defects in sheet-metal forming. They can be reduced or eliminated by manipulating a suitable blank-holder force (BHF). But it is difficult to attain the optimum BHF during sheet-metal forming. In this article, a new optimization algorithm integrating the finite element method (FEM) and adaptive response surface methodology $(r)ARSM$(c) is presented to determinate the optimum BHF. To assure convergence, the trust region modes management strategies are used to adjust the move limit of design spaces. Finally, the optimum results of rectangular box deep drawing are given. Experiments are performed to verify the optimal result.     

镀镍钢带的冲压成型性能

在RG2000型微机控制电子万能试验机上对镀镍钢带进行冲压成型试验,研究了镀镍钢带在不同压边力作用下的成型性能,对比了镀镍钢带与未镀镍钢带在冲压成型中所需的冲头载荷,对不同冲压深度杯形件侧壁内表面形貌变化做了比较研究。结果表明:在不同的压边力作用下镀镍钢带具有不同的成型特性;与未镀镍钢带相比,镀镍钢带的冲压成型需要更大的冲头载荷;杯形件侧壁内表面的裂纹在冲压深度为12 mm时形成,其数量随着冲压深度的增加而增加;镍镀层比低碳钢基体更容易出现裂纹。     

MULTIPOINT BLANK HOLDER FORCE CONTROL IN HYDROFORMING OF FUEL TANK

The study of multipoint blank holder force(BHF) control is carried out for hydroforming a complicated shape motorcycle fuel tank. By finite element method (FEM) simulation, the configuration of multipoint blank holder cylinders and the setting of local BHF are optimized, and the influences of the multipoint BHF on the hydromechanical deep drawing and conventional hydroforming processes are studied. The desired fluid pressure and whole BHF are predicted for hydromechanical deep drawing process. Finally, simulation results are testified by forming experiment, and they are in agreement very well.