基于液压成形的钣金件实验与仿真分析

液压成形技术较传统的其他金属成形技术有许多优点,而国内基于该技术的实验与仿真研究相对匮乏。为研究钣金件液压成形规律,设计并搭建了用于钣金件液压成形的系统进行实验测试分析,并基于ABAQUS非线性有限元软件对钣金件液压成形进行了有限元仿真分析,通过对最小曲率半径等参数的对比研究验证了仿真分析的正确性。以此为基础,通过仿真分析研究了钣金件成形过程中压边力、摩擦系数等参数对板件厚度变化的影响规律,仿真结果表明,在该模型下压边力的最佳取值应在60~90 MPa之间;随着摩擦系数的减小,摩擦力对成形厚度的影响增大。     

镁合金方形件分块压边液压拉深壁厚分析

基于分块压边液压成形装置,运用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压成形过程进行了数值模拟。比较分析了镁合金板在整体式压边和分块式压边条件下的液压成形效果,重点研究了分块压边方式对镁合金方形件的壁厚影响规律,并探索了相对合理的压边力参数。研究结果表明:与整体式压边相比,采用分块式压边能有效改善AZ31B镁合金方形件的壁厚均匀性,提高其成形质量。     

变压边力协同可控拉深筋技术控制钣金回弹

在钣金件高精密冲压成形过程中,传统的压边力技术不能有效的对钣金件回弹进行控制,文章提出了基于变压边力协同可控拉深筋技术,将变压边力与可控拉深筋技术相结合来控制钣金件精密成形。应用变压边力协同控制拉深筋技术对08Al材料的V型钣金件的回弹控制进行回弹描述、有限元模拟分析和实验测试,对钣金件的回弹过程进行分析,并对回弹规律进行研究。结果表明,变压边力协同可控拉深筋技术能够显著改善弯曲件的成形质量并能有效控制其回弹量,从而较大程度上提高了钣金件成形的质量。对生产实践中提高钣金件的成形质量具有一定的参考价值。     

汽车大型铝合金覆盖件的充液成形技术

铝合金覆盖件的应用是汽车轻量化的关键,但其制造难度较大。通过研究铝合金发动机罩外板的充液成形工艺过程,了解先进柔性技术在汽车领域应用的可行性。分析了工艺参数中液室压力与凸模行程匹配及压边力对板料减薄率的影响,从成形极限上判断零件无起皱、破裂现象的范围。获得最优的整形液室压力为12～20 MPa,压边力过小,板料不能充分塑性变形,压边力过大,板料易失稳破裂,最优的恒定压边力范围为1600～2000 k N。研究表明,采用板材充液成形柔性制造工艺,可降低噪音,无冲击线,且由于液室压力的作用,滑移线减小,可提高大型铝合金弱刚度板材的质量。     

拼焊板方盒件拉深成形过程变压边力曲线预测

基于有限元数值模拟软件LS-DYNAFORM,对拼焊板方盒形件拉深成形进行模拟研究。通过改变拉深成形过程中压边力这一最重要且易于控制的工艺参数,寻求拼焊板方盒形件拉深成形时较优的变压边力曲线加载形式。为预测不同工艺参数下拼焊板方盒形件拉深成形时的较优压边力加载曲线,建立了变压边力的BP神经网络预测模型,并将该模型预测的结果与数值模拟得到的结果进行对比分析。研究结果表明,拼焊板薄板采用变压边力、厚板采用恒定压边力、且薄板压边力不小于厚板压边力的加载形式,拼焊板成形件整体质量较好,焊缝移动量较小;神经网络预测模型能较好的预测拼焊板方盒形件拉深成形时的变压边力,与数值模拟结果的最大相对误差在12.3%以内。     

高强钢汽车加强板冲压成形数值模拟及试验

以某型号汽车加强板为研究对象,设计了联合工装模具。建立了工件成形各工序有限元模型,使用有限元仿真软件Dynaform对加强板冲压成形过程进行了数值模拟,获得了该零件在拉延成形过程中的成形极限图,并进行了相关的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好,说明了所建立的全工序有限元模型的有效性。分析了成形过程中起皱和拉裂的原因,得出了压边力和拉延筋位置对成形质量的影响规律。研究结果表明,通过调节压边力及拉延筋的设置,有效地改善了拉延件成形过程中出现的起皱和开裂问题,进而有效地提高了产品的成形质量。     

基于评分函数的汽车不锈钢板件冲压工艺优化北大核心CSCD

以一种汽车用不锈钢板件为研究对象,考虑到生产效率和成本问题,设计了一种一模双件冲压工艺,同时为提高板件成形质量、降低冲压力,采用数值模拟技术对不锈钢板件的冲压成形过程进行了研究。以板件的最小厚度、最大厚度以及最大冲压力为考察指标,建立了评分函数,对整体压边定压边力方式、分区压边定压边力方式以及分区压边变压边力方式的成形效果进行了比较。结果表明:整体压边定压边力方式存在较大的拉裂和起皱风险,且无法获得符合尺寸要求的板件,而分区压边方式能有效避免拉裂和起皱风险,且变压边力的加载方式更好,成形中需要的冲压力也更小。最后,采用分区压边变压边力方式进行了不锈钢板件的成形试验,获得了无拉裂、起皱等缺陷的板件,验证了工艺的有效性。     

锥盒形件液压成形的实验研究

液压成形的关键技术是控制压边力和液池压力的加载曲线 ,本文通过实验研究 ,获得了锥盒形件液压成形的压边力和液池压力的加载曲线 ,指出了该类零件液压成形的失效形式 ,并对产生失效的原因进行了深入分析 ,为应用液压成形技术生产具有该形状特征的汽车覆盖件提供了技术依据     

压边力分布对差厚拼焊板盒形件焊缝移动的影响

采用有限元数值模拟技术,对不同的压边力分布对拼焊板盒形件拉深成形中焊缝移动的影响规律进行了研究。通过调整压边力的大小和随位置的分布,实现对拼焊板盒形件成形过程中焊缝移动的控制。研究表明:不同的压边力大小和分布对拼焊板盒形件焊缝移动有很大影响,增大薄侧板料的压边力以及减小厚侧板料的压边力能有效控制焊缝移动量。利用随位置变化的多点控制的分块压边力更能有效控制拼焊板盒形件的焊缝移动,有利于控制板料在凹模中的流动,有效提高拼焊板盒形件的冲压成形性能。     

镁合金方形件液压拉深成形的数值模拟

采用Dynaform有限元软件对AZ31B镁合金方形件的液压拉深过程进行数值模拟,研究了分块压边条件下,压边力加载方式、拉深速度、液压力等工艺参数对镁合金方形件壁厚差值和最小壁厚值的影响规律,并分析了方形件的壁厚分布特点。结果表明:镁合金方形件分块压边液压拉深过程中,当圆角块和直边块初始压边力分别为3和1kN,压力增幅ΔQ为500N,且均采用"增-恒-减"加载方式,液压力取12MPa,拉深速度为3000mm.s-1时,可以获得较好的成形效果;拉深后期,压边力大小不断增大或保持不变对镁合金方形件成形效果的影响程度基本一致;液压力大小对镁合金方形件的壁厚极值分布位置影响较小。     

支叉管零件充液成形工艺

针对某军机支叉管类零件的结构型面复杂、曲率变化大的特点,其传统的成形方式主要采用落压成形,在成形过程中易产生起皱、破裂和表面质量差等问题.因此,提出采用被动式充液成形来加工支叉管零件,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元分析模型,对其充液成形过程进行有限元仿真模拟,研究不同压边力对充液成形的影响,从模拟...     

深盒形件液压拉深成形工艺研究

用DYNAFORM有限元仿真软件对深盒形件液压拉深成形过程进行了模拟,分析了压边力和液体压力对盒形件成形质量的影响。研究结果表明,合适的压边力和液体压力能控制盒形件拉深缺陷的发生,采用液压拉深盒形件可获得更好的壁厚分布。     

高强度钢板的轿车支柱内板成形工艺研究

高强度钢板在成形过程中对工艺参数比较敏感,容易出现破裂等缺陷。采用有限元数值分析技术,对某轿车高强度钢板支柱内板结构零件的拉延工序进行数值模拟分析。对影响拉延成形质量的工艺参数进行了优化,主要对零件的坯料形状、拉延筋和压边力进行优化,通过对FLD图的分析以及综合考虑生产成本等问题,得到了坯料的形状,合理的拉延筋布置和合适的压边力。最终将优化后的模拟分析结果与实际生产出来的拉延件结果进行对比,验证了数值模拟的有效性,生产出质量较好的产品。     

Optimal Programming of Multi-point Cushion Systems for Sheet Metal Forming

Numerical optimization technique coupled with finite element analysis of the stamping/sheet hydroforming process was developed to predict four possible modes for application of blank holder force (BHF) in multiple-point cushion systems, namely a) BHF constant in space/location and time/stroke, b) BHF variable in time/stroke and constant in space/location, c) BHF variable in space/location and constant in time/stroke and d) BHF variable in space/location and time/stroke. The BHF was predicted by (a) minimizing the risk of failure by tearing (thinning) in the formed part and (b) avoiding wrinkling. The developed technique was applied to predict the BHF to form a) an automotive part (liftgate-inner) from AA6111-T4 aluminum alloy, b) an asymmetric part from aluminum alloy AA5083-H32 by sheet hydroforming process with die (SHF-D) and c) a round cup by sheet hydroforming with punch (SHF-P). Experimental results showed that the FEM based optimization methodology can reduce trial and error effort and is able to predict the blank holder force necessary to form the parts without fracture and wrinkling in the investigated stamping and sheet hydroforming operations.     

Determination of optimal loading profiles in warm hydroforming of lightweight materials

In this study, a methodology is developed to determine proper profiles of the hydraulic pressure and the blank holder force under warm hydroforming conditions at different punch speeds. First, finite element models (2-D and 3-D) are developed and validated through comparisons with the experimental results from the literature. To determine the optimal hydraulic pressure and blank holder force profiles simultaneously, an adaptive FE analysis with fuzzy control algorithm was developed. Thinning, wrinkling, punch wall contact, die corner floating and conduction were used as criteria in the fuzzy control algorithm. The effects of the determined loading profiles are then presented in terms of thickness, strain and stress, and temperature distributions as well as success/failure of the forming process. The effect of punch speed was also investigated to reveal its impact on part formability. It was found that the optimal process conditions can be rapidly and accurately obtained with the developed adaptive FEA method coupled with fuzzy control algorithm.     

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。     

汽车侧围外板A柱拐角起皱的分析及解决方案

汽车侧围外板零件是车身重要的冲压件之一,成形过程较复杂,拉深过程中易产生起皱、开裂等缺陷。针对汽车侧围外板A柱拐角部位的起皱、开裂问题,通过分析零件现场冲压工艺、A柱拐角部位变形特征和材料发生起皱的原因,建立有限元仿真模型,使用AUTOFORM模拟软件对原冲压工艺方案进行全程仿真,分析结果表明,在第3工序侧整形时拐角处的流水槽面发生严重起皱缺陷。系统研究了二次拉深工序中增加吸料筋和调整压边力对起皱、开裂的影响规律,并提出在侧围外板A柱拐角处增加吸料筋和调整压边力的整改方案。经现场生产验证了分析结果的准确性和修模方案的有效性。     

基于响应面模型和遗传算法的汽车发罩外板冲压工艺参数多目标优化

以汽车发罩外板为例,将压边力、冲压速度、凹模与板料间摩擦系数和凸模与板料间摩擦系数作为工艺参数变量,以拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量为优化目标,应用中心复合试验设计(CCD)及有限元模拟获取样本数据。由试验数据建立二阶响应面模型,结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现多目标优化,得到优化的工艺参数组合为:压边力为1145kN,冲压速度为3480mm·s~(-1),凹模与板料摩擦系数为0.106,凸模与板料摩擦系数为0.13。基于优化的工艺参数指导模面回弹补偿分析并试模,研究结果表明,发罩外板实际冲压成形质量较好。     

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。