基于AutoForm模拟的汽车B柱加强板热冲压工艺分析与优化设计北大核心CSCD

利用AutoForm软件对B柱加强板热冲压过程进行成形工艺模拟,并针对分析过程中出现的起皱现象,分析其起皱原因后对零件模面进行调整、优化,通过在法兰边处增加拉延槛和拉延筋以及优化下模压料板的压料间隙值来解决B柱法兰边起皱以及侧壁局部减薄的问题,对结果进行优化设计、对比优化前后的分析结果,选出最优的设计方案。通过分析和优化改进,采用B柱大头端上模压料板的压料力为60 kN、中间压料板的压料力为20 kN、下模压料板的压料间隙为1.4 mm、保压力为3000 kN、保压时间为7 s的工艺参数进行拉延成形仿真模拟,得到的零件无开裂和起皱缺陷,表面质量较好,满足加工工艺要求,可有效缩短模具的开发周期和成本。     

基于AutoForm的助力器后壳体冲压成形工艺优化设计

通过数值模拟分析及工艺理论设计计算,对助力器后壳体冲压成形工艺进行优化,对比分析原冲压成形工艺,利用板料塑性成形数值模拟软件AutoForm对后壳体冲压成形过程进行模拟,分析成形极限图、厚度云图及起皱趋势云图,合理设置工艺补偿孔,最终实现冲压工艺的优化。     

汽车B柱零件热冲压软区模具模面优化设计

B柱软区模具处于高温工况条件下,由于热膨胀作用模具模面会产生较大热变形,因此,需要进行模面优化补偿。建立了B柱软区模具传热有限元仿真模型,基于Isight软件并应用MMFD优化算法,以模面温度为优化目标,调整了3组加热棒功率,使模具模面温度达到生产标准。应用加热棒功率参数,建立了模具热应力有限元模型,模拟发现模具模面产生较大热膨胀变形。以B柱零件的膨胀量为基准,设计模具模面优化流程,经过两次模面补偿,模具模面达到精度要求。按照设计的模具模面制作模具并进行实验,结果表明,模具传热仿真结果准确,生产的零件达到精度要求。     

数值模拟对薄板冲压成形工艺设计的优化

成形数值模拟是板料冲压加工领域中的虚拟制造技术。通过研究薄板冲压成形数值模拟关键技术(弹塑性本构关系、单元技术以及积分求解策略)，将一个简单零件的拉深模拟所进行成形工艺参数的优化设计，应用在某轿车结构件——风窗横梁加强板，根据数值模拟的计算结果，通过修改坯料尺寸、压边力和拉深模压料面形状等工艺边界条件，来实现复杂拉深件成形工艺参数的优化设计，最终获得符合质量要求的产品拉深件。     

基于JSTAMP／NV的汽车B柱热冲压仿真

介绍了热成形的技术原理,并以2008年国际板材成形数值模拟会议（Numisheet’2008）上提出的汽车B柱热成形仿真的考题为例,分析了应用JSTAMP／NV进行热成形案例热力耦合仿真分析的应用过程,并将仿真结果与实验结果进行比较,结果表明仿真结果与实验结果吻合良好,精确地预测出该制件成形过程中的板料温度及厚度分布。     

高强钢热冲压成形工艺及生产线

高强钢热;中压成形（hotstamping或Presshardening）技术首先在瑞典得到开发并注册专利,一家名为Plannja的瑞典公司是专利的所有者．并采用这项技术生产锯片和割草机刀片。在80年代初期．高强钢热成形零件首次用于乘用车的侧防撞梁。自2000年以来,随着汽车轻量化的需求发展,热成形零件的年增长率到达100万件以上。2008年以后．高强钢热成形技术在国内外汽车制造业的发展非常迅速,在汽车领域获得广泛应用。     

基于FEA的加油口成形工艺优化设计

针对加油口成形工艺过程中可能出现的起皱、破裂和回弹现象,采用有限元分析软件Dynaform,对成形工艺参数进行分析,给出相应的拉深工艺优化和模具方案优化,最后通过实验生产出合格产品。     

基于Dynaform的SUV汽车B柱热冲压成形仿真分析与工艺研究

研究了采用B1500HS钢制成的某款SUV汽车B柱加强板的热冲压变形过程,利用中心差分法得到热冲压硼钢变形时单元体的温度公式,通过有限元模拟软件Dynaform建立B柱热-力-相耦合模型,研究B柱典型U形截面受力情况和温度场分布,同时分析B柱厚度、减薄率、屈服应力、硬度变化情况。有限元分析表明,B柱热冲压变形时,凸模圆角区和直壁区受到较大的拉应力及厚压应变的作用,易发生减薄。进行了B柱热冲压成形试验,结果表明,热冲压B柱的微观组织均为板条状马氏体,维氏硬度达到457 HV以上,屈服强度达到1200 MPa以上,满足热冲压零件淬火强化性能要求,验证了热冲压数值模拟的可靠性。     

钛合金曲面类零件的热冲压工艺

为了解决钛合金钣金件成形困难、易起皱、易破裂等问题,以异形曲面钛合金钣金件为研究对象,给出了热成形工艺方案。首先采用热冲压预制零件的主体部分,然后采用热校形工艺调整头部折弯边角度;进一步通过正交试验方法建立了正交试验组,采用极差分析法确定了各因素影响程度的主次关系,并得到了最优的工艺参数水平组合;最后,通过试验验证了工艺参数的有效性。研究结果表明：成形温度对钣金件成形质量的影响较大,温度过低,容易起皱,温度过高,软化严重,成形精度不高,TA15钛合金的最优成形温度为670℃;最优工艺参数组合下,钣金件厚度较均匀,最大偏差仅为0.1 mm,说明热冲压成形工艺可以满足钛合金曲面类零件的厚度要求。     

Thermo-mechanical coupled simulation of hot stamping components for process design

At present, hot stamping represents an innovative manufacturing process for forming of high strength steels, implying a sheet at austenite temperature being rapidly cooled down and formed into a die at the same time (quenching). This forming process is used for the manufacturing of automobile structural components with a strength of up to 1,500 MPa, thus enabling extensive cost savings and good crash performance. Better formability at elevated temperatures and lower springback are further advantages of parts formed by hot stamping. The Finite Element Analysis is an essential precondition for a good process design including all process parameters. This paper presents the finite element simulation of a hot stamping process by means of experimentally calculated material data and describes a number of procedures for the simulation of hot stamping, aiming at a notable decrease in computation time. For a faster calculation thermal and mechanical phenomena are decoupled in two simulation programs. The investigations presented in this paper are kindly supported by the German Research Foundation (DFG)—Research Unit FOR 552.     

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。     

基于遗传算法的防撞钢梁热冲压成形工艺优化

针对汽车的侧向铝合金防撞钢梁,提出了一种热冲压成形的工艺优化策略。建立了热冲压系统的有限元模型,选择最小厚度、开裂距离和坯料到模具的最大距离为质量目标,通过多目标优化遗传算法对热冲压工艺压边力和冲压速度进行了优化。首先以拉丁超立方法对工艺参数进行抽样,对抽样样本进行仿真实验,以响应面法建立热冲压工艺与质量目标之间的非线性函数关系;接着引入多目标遗传算法NSGA-II,以响应面法获取的函数作为适应度函数,通过迭代运算得到热冲压工艺的Pareto最优解;最后以优化的工艺组合进行热冲压试验验证,结果表明建立的工艺优化方法有效。     

基于数值模拟的封盖冲压工艺及模具设计

在利用数值模拟软件对封盖进行冲压成形工艺分析的基础上,制定了模具设计方案,即采用五道工序成形,将落料、首次拉深复合,将二次拉深、反向拉深、切边复合。由于拉深过程中可能出现拉裂、起皱等缺陷,因此在这两个工序中运用模拟软件,对两次拉深进行模拟仿真,分析验证其可行性。模具结构紧凑合理,为同类零件的生产提供参考和借鉴。     

适用于热冲压成形工艺的零件结构设计原则

在分析热冲压成形工艺特性的基础上,结合生产实践,提出了适用于热冲压成形零件结构设计的工艺性原则:零件的成形工序应在一道热冲压工序内完成;降低翻边高度和曲率;避免圆孔翻边;拉深成形件尽量避免设计宽凸缘和深拉延(D3d,h≥2d);拉深成形圆角半径R≥5t,侧壁斜度α≥93°;避免截面形状剧烈的几何过渡,降低不对称度;总体结构采用开放式设计,并降低零件长度维向上的曲率。最后,结合实例说明了其在热成形零件设计及生产中的应用。     

高强钢板热冲压工艺中的相变模拟

热冲压技术可以有效缓解高强钢板成形件起皱、开裂等缺陷,在汽车行业中得到广泛应用。文章以固态相变原理为依据,将流体动力学引入到热冲压工艺中,建立了热-流-力-相多场耦合平台,分析工艺参数对成形件组织分布的影响。结果表明,空冷后成形件马氏体含量随保压时间、水流速的增加而升高,获得马氏体含量充分的成形件的临界保压时间为13s。成形件组织分布不均,底部马氏体含量最少,法兰马氏体含量最多,试验结果与模拟结果吻合较好。     

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%。     

模具热导率对热冲压成形工艺影响的数值研究

为了评价模具材料的导热性能对热冲压成形工艺的影响,选择优质H13钢和自主开发的HDLM热冲压专用模具材料进行对比分析,采用LF457型激光导热仪对模具材料的导热性能进行评价,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对其组织进行观察。同时,建立了盒形件热冲压成形及模内淬火过程的数值仿真模型,研究了模具热导率对成形件冷却行为、组织演变以及模具温度的影响规律。研究表明,在热冲压模具服役温度200~400℃内,HDLM模具钢的热导率高于40 W/(m·℃),约为H13钢的1.5倍;在热冲压保压淬火过程中,模具材料的热导率对热冲压成形件的冷却行为起重要作用;当模具材料为HDLM钢时,仅需约10 s就能使盒形件关键部位的组织完全转变为马氏体,相比于H13钢,其保压冷却时间缩短了近41%,保压冷却效率提升了约80%,有效地加快了热冲压生产节拍和提高了生产效率,并且模具温度的均匀性也有较大改善,最高温度不超过330℃,有利于延长模具的使用寿命。     

汽车前防撞梁热成形冷却过程温度场数值模拟

采用ProCAST软件,对高强钢板热冲压成形工艺冷却(淬火)过程进行数值模拟分析,计算了连续多个冲压工作循环下模具和坯料的温度场。结果表明,模具在连续多个冲压工作循环中,温度呈周期性的快速上升和快速下降的变化趋势,当每一个冲压工作循环结束时,模具的温度都保持在50℃左右。坯料在淬火过程中,其温度呈快速降低趋势,冲压结束时坯料的出模温度分布在75℃²25℃上下,出模温度随冲压工作循环的进行而依次略有升高,并达到稳定。对模具和坯料进行试验测试,其温度值与数值模拟值吻合较好,说明该计算模型和方法对成形工艺设计有较好的预测评价作用。