基于数值模拟的拉延筋约束阻力计算方法研究

在汽车覆盖件拉深成形中,拉延筋可以在较大范围内调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制多种成形质量问题的产生.其中,拉延筋几何参数起着重要的作用.本文以矩形拉延筋为例,建立了拉延筋约束阻力计算有限元模型,对拉延筋几何参数与约束阻力之间的关系进行分析研究.结果表明:拉延筋约束阻力与凹槽圆角半径和凸筋圆角半径成反比,与筋高成正比.结合某轿车B柱加强板实例,通过优化其拉延筋结构参数,得到当1号等效拉延筋高8mm、凸筋和凹槽圆弧半径3mm;2号等效拉延筋高4 mm、凸筋和凹槽圆弧半径6mm时,该制件成形质量达到最佳.     

基于中心复合试验的汽车覆盖件成形工艺参数优化

针对某车型的前隔板冲压件拉延成形出现的破裂缺陷,提出了采用中心复合试验对拉延筋阻力系数进行优化。在板料成形分析软件Auto Form中建立该零件拉延成形的有限元模型,对其进行单因素实验模拟,确定了各段拉延筋的大致取值范围。采用中心复合试验对考虑的因素进行实验设计,并采用有限元软件对所有实验组进行模拟。以最大减薄率和最大增厚率为优化目标建立多目标优化函数,利用Design-Expert试验设计软件求解得最优的拉延筋阻力系数分别为:A=0.25,B=0.45,C=0.30和D=0.30。对最优组参数组进行实验验证,实验结果表明,本文提出的方法能够有效地提高拉延件的成形质量。     

汽车左右后轮罩里板冲压工艺优化

以某车型左右后轮罩里板为研究对象,利用Auto Form软件建立有限元模型。首先确定板料形状,运用正交试验方法研究压边力、摩擦系数、拉延筋阻力对零件成形结果的影响,由正交试验的结果,得出了各因素对左右后轮罩里板成形结果影响大小依次为:压边力摩擦系数拉延筋阻力;最优参数组合为:压边力700k N、摩擦系数0.15,拉延阻力45N/mm。     

基于改进PSO-BP的拉延筋参数反求优化

采用模拟退火算法优化基于加权平均法的拉丁超立方设计,获得了拉延筋阻力样本。采用Dynaform对翼子板成形进行仿真,以最大增厚和最大减薄作为输出目标,采用改进的粒子群优化BP算法,建立拉延筋映射模型,与单纯采用PSO-BP建立的映射模型进行对比,预测精度大幅提高。采用粒子群算法对映射模型进行优化,得到最优拉延筋阻力,采用非线性函数优化方法求得最优的拉延筋几何参数。采用等效拉延筋阻力模型,避免了有限元网格的重划分和采用真实拉延筋带来的计算效率低的问题,成形效果图说明了采用该方法可以获得较好的最优拉延筋几何参数。     

汽车尾灯安装加强件拉延成形工艺参数优化

针对某汽车尾灯安装加强件在拉延成形过程中出现的起皱、开裂缺陷,设计了全包围式分段拉延筋和局部单段式拉延筋两种方案;为了更好地判断成形零件的开裂和起皱风险,以最大减薄率Y_1和起皱趋势函数Y_2为评价标准,使用中心复合试验和数值模拟结合的方法,建立相关的响应函数。通过多目标优化,获得了带局部单段式拉延筋的拉延成形方案最优工艺参数组合:拉延筋阻力系数分别为X_1=0. 14,X_2=0. 30,X_3=0. 32,X_4=0. 39,压边力F=200 k N。以数值模拟和实际试模结果为参考,验证了以最大减薄率Y_1和起皱趋势函数Y_2为评价标准、以拉延筋系数和压边力为优化因素的多目标优化方法的有效性。通过拉延筋排布方案对比,采用局部单段式拉延筋不仅可以获得合格零件,同时还能降低模具开发的工作量。     

板料成形拉延筋技术研究现状

拉延筋在汽车覆盖件拉深成形中起着十分重要的作用。利用拉延筋可以调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制破裂、起皱、面畸变等多种冲压质量问题的产生。在很多情况下,拉延筋的设置合理与否将决定覆盖件拉深的成败。较系统地总结了板料成形拉延筋技术以及拉延筋作用原理、阻力模型、影响因素等的研究现状。     

基于正交试验的拉延筋阻力优化

针对某汽车骨架件结构特点确定了一模两件的成形方式,利用Dynaform有限元软件对其拉延成形过程进行了分析。结果表明,当调整压边力不能有效提高成形质量时,设置拉延筋能改善成形质量。基于正交试验法重点研究了拉延筋设置对冲压成形质量的影响,依据正交试验数据反映出的优化方向,对各段拉延筋阻力和数量进行了优化,使成形质量满足设计要求。研究结论对工程应用具有指导意义。     

遗传算法结合神经网络实现拉延筋优化设计

传统的冲压模具设计中,拉延筋设计和布置主要依靠经验,这使得模具设计和制造周期延长.以某汽车侧壁外板的拉深工序为例,讨论了神经网络技术与遗传算法在拉延筋优化设计中的综合应用问题.建立了反映板料成形参数与拉延筋阻力之间非线性映射关系的BP网络模型.利用该训练好的神经网络可以实现拉延筋的优化设计.由于相对于进行工艺试验来说数值仿真比较省时省力,因此,利用Dynaform模拟汽车侧壁外板的拉深成形过程,建立训练样本.在网络的训练方法上利用遗传算法进行了优化,有效地提高了神经网络的模拟精度.     

汽车B柱加强板拉延筋优化设计

考虑B柱加强板的结构特殊性和可成形性,本文设计了其拉延成形工艺补充。对比分析了封闭式、半开放式和开放式3种拉延筋布置方式对B柱加强板角部和中部不同塑性变形区成形过程的影响,结果表明,半开放式拉延筋布置方式更能获得较好的成形质量。利用正交试验对B柱加强板开裂影响较大的4条半开放式拉延筋阻力值进行优化,以拉延成形后的最大变薄率最小为优化目标,获得了B柱加强板成形时的较优拉延筋阻力系数组合。本文的研究方案能较好地抑制B柱加强板塑性成形缺陷,获得合格的实际零件。     

基于有限元分析的覆盖件拉延筋设计与优化

结合等效拉延筋模型，采用基于有限元逆算法的三维有限元分析软件，对汽车后窗内板的拉延成形进行模拟。在确定合理的等效拉延筋阻力后，通过适当的优化算法对拉延筋的真实几何结构进行优化设计。并通过UG二次开发技术，获取优化的拉延筋几何参数和位置，在拉延件上生成真实的拉延筋模型。     

后端盖零件成形工序CAE分析及冲压模设计

应用DynaForm对后端盖零件成形工序进行仿真，研究发现后端盖零件在成形过程中，受压边力影响显著，预设的两种方案都不能达到满意效果。为了解决没有压边力并改善起皱情况的问题，提出拉伸兼整形的参数优化方案。     

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。     

基于正交试验的座椅撑板冲压成形回弹研究及优化

以某汽车座椅撑板为研究对象,采用Autoform有限元软件建立拉延过程有限元模型,对其成形和回弹进行分析。针对拉延成形过程中回弹量过大的缺陷,设计正交试验,选取压边力、摩擦系数、冲压速度和凸凹模间隙4个重要工艺参数作为因素,研究工艺参数对回弹量的影响规律,得到最优的工艺参数组合为:压边力250 k N,摩擦系数0.08,凸凹模间隙1.2 mm,冲压速度4000 mm·s~(-1)。采用优化参数组合进行试模,试验结果与数值模拟结果吻合较好,工件成形效果完全符合设计要求。     

轿车门内板成形工艺参数敏感性分析

为提高覆盖件成形模拟效率,采用特征分析、数值模拟与正交试验相结合的研究方法对某车门内板成形工艺和工艺参数敏感性进行了研究。特征分析的结果表明:窗框转角及凹槽处易裂,零件转角处易皱,门内板窗框合边面刚性差。通过对工艺进行模拟调整,成形性能得到了改善。正交试验得到部分工艺因素的敏感性排序,敏感性从高到低为:凹模圆角半径,拉深筋高度,摩擦系数,坯料尺寸,压边力,凸凹模间隙。研究结果表明:基于对产品的特征分析,结合关键工艺参数的敏感性关系对板料成形过程进行模拟优化是合理制订汽车覆盖件成形工艺的有效途径。     

车身零件拉延成形缺陷控制和工艺参数优化

起皱和拉裂缺陷是汽车车身零件在拉延成形中常见的成形缺陷。为了控制拉延成形缺陷,以某汽车发动机盖内板件为研究对象,通过Autoform建立有限元模型,并借助Design-Expert进行实验设计。采用数值模拟软件和实验设计方法对汽车发动机盖内板件的拉延筋阻力系数和压边力参数进行优化。优化后的最优参数组合为:拉延筋的阻力系数大小分别为A=0.3,B=0.3,C=0.4,压边力大小D=1.25×10~3kN。采用优化后的参数进行实验,实验得到零件无拉裂和起皱缺陷,表明本文采用的方法可以有效地控制车身零件拉延成形中的缺陷。     

基于Dynaform的印涂铝盖拉深速度的数字化设计

在非线性有限元软件Dynaform平台上,以1725印涂铝盖首次冲压拉深成形为例,在保持其他工艺参数不变的条件下,对不同拉深速度下的冲压拉深成形过程进行了数值模拟。结果表明:1725印涂铝盖首次冲压拉深能避免拉裂现象的速度范围为2000~6000 mm·s-1(不包括2000和6000 mm·s-1)。研究了最大壁厚、最小壁厚、最大壁厚与最小壁厚的差值,以及增厚率、减薄率、竖直壁的厚度方差等参数的变化规律,结果发现:1725印涂铝盖首次冲压拉深的合理的速度范围为4000~5500 mm·s-1,其中,4000 mm·s-1是更为理想的拉深速度。最后通过生产试验证明,拉深速度为4000 mm·s-1时可以生产出质量较为理想的合格产品。     

手机电池后盖CAE模拟优化分析

以手机电池后盖为例,采用Moldflow 6.1对制品的3D模型进行网格划分及优化、创建浇注系统和冷却系统,运用MPI对注射过程的填充、冷却和翘曲进行模拟分析,获得最优的成型工艺参数和模具设计方案,提高了制品试模成功率,缩短了制品开发周期,为企业节省了制造成本。     

铝合金曲面斜法兰罩盖成形工艺的数值模拟与试验研究

研究了铝合金罩盖刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺。通过分析零件的几何特征,确定预成形中间构型的几何形状以及确定合理的冲压方向。基于有限元分析软件Dynaform对成形工艺进行模拟分析,优化成形过程的关键工艺参数,并进行试验验证与优化。研究表明:液室压力及加载路径对充液拉深成形零件质量影响较大,成形所需最大液室压力为15 MPa,充液拉深终成形后的零件壁厚最大减薄率为11.424%,侧壁与法兰没有明显的起皱趋势。试验证明对于该铝合金罩盖零件,采用刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺较传统多道次拉深工艺有明显的优势,可得到表面质量良好的合格零件。     

Finite element simulation on the deep drawing of titanium thin-walled surface part

The deep drawing of titanium thin-walled surface part was simulated based on a self-developed three-dimensional finite element model. After an investigation on forming rules, a virtual orthogonal experimental design was adopted to determine the significance of processing parameters, such as die radius, blank holder force, and friction coefficient, on the forming process. The distributions of thickness and equivalent plastic strain of the drawn part were evaluated. The results show that die radius has a relative major influence on the deep drawing process, followed by friction coefficient and blank holder force.     

汽车中通道拉延成形工艺参数多目标优化

针对某车型中通道零件易出现拉裂和起皱等缺陷,提出通过工艺分析和工艺补充面设计来得到零件的成形工艺流程和工艺补偿面。借助AutoForm软件,建立中通道的拉延成形工序的有限元模型,通过初步模拟,确定以压边力、摩擦系数和拉延筋阻力系数作为试验因素,通过正交试验设计,以优化拉延成形工艺参数。试验中,以最大减薄率和起皱趋势评价函数作为优化的目标函数,并采用多目标优化方法,获得最优的工艺参数组合。实际试模中采用优化后的参数进行试验,得到中通道的产品区域无拉裂和起皱缺陷。