基于ABAQUS的筋板件时效成形型面回弹补偿算法

基于回弹预测与控制的模具型面补偿,是时效成形工艺研究亟待解决的关键问题。该文根据回弹补偿原理,提出了基于零件形状虚拟迭代修复的时效成形模具型面回弹补偿修正算法的思路。以2A12铝合金筋板件蠕变时效成形过程为研究对象,利用ABAQUS有限元分析平台,在筋板件时效成形及回弹模拟分析的基础上,实现了该过程模具型面的回弹补偿优化设计。研究结果表明,提出的型面补偿算法具有良好的收敛性,数值模拟结果验证了该算法的可行性。     

基于迭代式回弹补偿的触发弹簧片折弯模具设计

回弹是金属板材折弯成形过程中需要考虑的主要问题之一。采用传统的工艺控制方法只能在一定程度上减少回弹量,通过回弹补偿则能更好地解决回弹问题。利用Dynaform有限元分析软件对某触发弹簧片的折弯成形过程进行了仿真分析和回弹预测,并根据回弹预测结果分别进行两次回弹补偿。最后将回弹补偿得到的模具型面应用于折弯模具设计。试验结果表明,通过两次回弹补偿修正得到的模具可制得符合精度要求的折弯件,从而证明通过迭代式回弹补偿解决弯曲回弹问题是有效的。     

基于Autoform的铝合金座椅横梁热成形模拟及回弹补偿北大核心CSCD

针对某6XXX铝合金汽车座椅横梁,采用Autoform成形模拟软件建立热成形工艺有限元模型,进行成形工艺和零件回弹的分析研究。首先,利用Autoform进行回弹分析,通过直接补偿法对零件进行回弹补偿,多次迭代补偿后将零件的法向回弹量控制在±0.5 mm范围内,使得零件满足热成形生产要求。然后,进行模具研发和零件试制,对试制零件进行偏差检测,零件各点的总偏差均低于0.6 mm,符合主机厂的质量要求,证明了热成形模拟的合理性和有效性。模拟及零件试制结果表明,依据热成形模拟和回弹补偿结果进行零件加工能够获得优质的产品,能够为汽车高强铝合金零件的批量化生产提供设计参考。     

整体壁板压弯成形中性层及回弹解析

针对压弯成形制造带筋尤其高筋,整体壁板工艺仍然依赖工人的实际经验、缺乏科学理论指导的现状,开展对铝合金带筋整体壁板压弯成形过程变形机理深入的力学分析。对筋条在内弧的对称、非对称形状截面的结构特征,利用解析法得到了压弯过程中弯曲中性层的平移量和转动量,并通过有限元模拟进行验证;建立了回弹的计算模型,得出上模下压量与回弹量的关系表达式,并与有限元模拟和实验进行了对比验证。     

基于小波神经网络和粒子群算法的铝合金板冲压回弹工艺参数优化

针对铝合金复杂件冲压后出现的较大回弹缺陷,同时为减少冲压成形工艺参数的优化时间,使用有限元仿真软件DYNAFORM对冲压成形及回弹过程进行数值模拟,在确保数值模拟与试验结果基本一致的基础上,利用代理模型对回弹进行了优化研究。以NUMISHEET'96 S梁为研究对象,凸模圆角半径、凹模圆角半径、压边力、板料厚度作为影响因素,成形后最大回弹值作为成形目标,运用拉丁超立方抽样,通过数值仿真获得样本数据,建立影响因素与成形目标之间的小波神经网络代理模型,利用粒子群算法对该模型迭代寻优获得最优工艺参数。结果表明:小波神经网络能较好地描述板料工艺参数与回弹之间的映射关系,优化后成形件的回弹量大大减小。     

2219铝合金网格壁板增量成形有限元仿真

整体网格壁板广泛应用于航天器结构中,该文采用增量压弯成形法作为火箭贮箱2219T87铝合金网格壁板成形工艺。基于ABAQUS建立网格壁板增量压弯模型,并分析壁板网格参数、网格加强对成形结果的影响。结果表明,残余变形量与压弯量和筋高度均近似呈线性关系,纵向加强筋能有效提高成形精度。通过试验验证了仿真模型的准确性,为整体壁板成形工艺提供指导。     

6061铝合金曲线翻边零件橡皮成形回弹补偿与试验验证

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要的成形工艺,为提高典型零件橡皮成形的效率,对6061铝合金橡皮成形过程中产生的回弹问题进行了研究。首先对新淬火状态下6061铝合金板料进行拉伸试验,获得基本材料参数,为有限元模拟提供材料本构关系与模型;然后对6061铝合金进行材料成形极限试验,绘制出成形极限图;为得到曲线翻边零件橡皮成形回弹角度,采用Pamstamp 2G有限元软件进行模拟,通过基于理论回弹算法二次开发的回弹补偿模块进行模具回弹补偿。结果表明,补偿后零件所有部位偏差均在1°以内。最后通过实际成形试验,验证了有限元模拟的可行性和回弹补偿的可靠性。     

汽车冲压件工艺参数优化及回弹控制

针对汽车冲压件的回弹问题,研究了某汽车后地板零件的回弹控制问题。首先借助数值模拟软件Auto Form建立汽车后地板零件冲压成形的全流程的有限元模型,然后采用工艺参数优化和回弹补偿相结合来共同控制该零件的回弹。工艺参数优化借助了Auto Form的西格玛优化模块,优化目标为最小回弹量,优化得到最优组的压边力为798 k N,摩擦系数为0.14。然后采用回弹补偿策略对拉延工序的模具进行回弹补偿,当回弹补偿循环迭代2次后,零件的回弹满足尺寸公差要求。最后进行了模具加工和试模验证。实验结果表明将工艺参数优化和回弹补偿相结合的方法能够有效地控制冲压零件的回弹。     

基于小波变换闭环控制的时效成形回弹补偿

时效成形零件回弹较大且不易控制,为提高成形精度,文章提出了基于小波变换的回弹补偿方法,并详细阐述该算法的原理及其实现。将该方法应用于复杂壁板零件进行仿真迭代补偿,其偏差均在0.48mm以内,满足零件设计要求。采用"双井字"实验零件对方法进行验证,最大偏差为0.484mm,满足工程应用要求,证明提出的基于小波的补偿算法对于时效成形模具型面补偿可行。     

基于曲率差的回弹评价方法及其应用

针对板料在常温下冲压成形时回弹较大,且现有的评价方法无法判断回弹发生的具体位置而难以准确指导修模的问题,提出一种基于曲率差的回弹评价方法来表征冲压零件回弹,可以准确地显示零件回弹发生的具体位置。首先,采用GOM ATOS Core光学三维扫描仪获取冲压件回弹后的型面,以凸模型面作为冲压件回弹前的型面,再通过MeshLab软件将连续曲面离散为点云。然后,通过多层次B样条插值算法(MBA)将离散的点云拟合成曲面,计算每一点的平均曲率,并以回弹前后的曲率差值来表征回弹大小。最后,将该方法用于某汽车铝合金制成的前风窗下横梁和前防撞梁冲压件的整形阶段,根据冲压件回弹前后的曲率差修正模具型面,并采用位移法对比模具修正前后的零件回弹量。结果表明：前风窗下横梁的正负最大位移分别从+1.415和-2.508 mm减小为+0.707和-1.263 mm;前防撞梁的最大负位移从-3.574 mm减小为-0.801 mm,回弹量明显减小,满足其尺寸偏差要求。说明基于曲率差的回弹评价方法,可以准确地找到回弹发生的部位,并有效地指导回弹补偿工作。     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

带筋铝合金壁板蠕变时效成形回弹行为试验

以可时效强化型7075铝合金带筋壁板为研究对象,开展蠕变时效成形试验,利用ATOS三维光学扫描仪对成形试件进行测量,计算出该铝合金带筋壁板的回弹量。同时,采用相同材料的铝合金平板件,在相同的试验条件下开展蠕变时效成形试验,计算平板件的回弹量,并与铝合金带筋壁板的回弹量进行对比分析。研究结果表明,相同工艺条件下,带筋壁板蠕变时效成形后的回弹量为11.2%,远小于平板件的回弹量(平板件的回弹量为53.9%)。这是由于相同曲率条件下,带筋壁板弯曲时尽管蒙皮部分处于弹性变形,但筋条处发生了明显的塑性变形,从而限制了蒙皮的回弹。因此,已有的基于平板件回弹行为的研究不能简单的应用于带筋壁板构件,需要进一步研究筋条塑性变形对构件回弹行为的影响规律,该文对于开展带筋壁板构件时效成形回弹行为研究提供了参考。     

铝合金板材冲压成形的模具回弹补偿

针对5052铝合金板冲压成形,采用数值模拟技术,基于Dynaform软件的回弹补偿功能,对其进行了成形、回弹和回弹补偿全流程模拟。仅经过一次补偿,回弹后零件几何形状与设计零件尺寸的偏差绝对值由补偿前的8.08mm减小至补偿后的1.71mm,偏差值减小量达到78.8%,回弹补偿效果明显。基于回弹补偿后的模具型面设计加工模具,验证了此回弹补偿方法的可行性。     

车用铝合金板材回弹规律研究

在车用铝合金材料的成形加工过程中,回弹是主要的成形缺陷之一并且较难控制。本文对车用6061铝合金板材进行了室温拉伸试验获得其应力-应变曲线并建立改进的Johnson-Cook本构模型。该模型被应用于V形弯曲试验的有限元仿真中,研究不同各向异性屈服准则对板料回弹预测精度的影响,仿真结果表明应用YLD2000-2d屈服准则时其预测精度较高,同时也验证了该模型用于回弹分析的有效性。进一步探究不同因素如变形程度,冲压速度,摩擦条件,压边力等对铝合金板材回弹行为的影响规律,并应用于铝合金发罩内板的冲压成形过程,能够有效减小工件的回弹。     

AP1000钢安全壳封头瓣片模压成形回弹模拟及补偿

采用PAM-STAMP 2G有限元软件,对AP1000钢安全壳大尺寸、中厚度、调质型高强度椭圆形封头瓣片在不同温度下的模压成形回弹进行有限元模拟分析。采用光顺几何补偿算法对模具型面的迭代回弹进行补偿修正,将封头瓣片实际成形后的偏差与模具型面补偿修正模拟的结果进行对比验证。研究结果表明:采用温模压成形可显著地改善封头瓣片的成形效果,其在500℃的模压成形回弹量最小;对于模压成形,通过模具型面补偿修正设计合理的型面尺寸,是瓣片获得理想成形精度的一种有效办法。     

基于响应面和神经网络模型的7003-T4铝合金防撞横梁拉弯成形多目标优化

以截面形状为目字形的7003-T4铝合金型材为研究对象,以防撞横梁质量最轻和型材拉弯成形之后的截面畸变量最小为目标,以回弹量和最大减薄率为成形质量约束,以横梁摆锤碰撞时摆锤侵入位移为刚度约束,基于有限元仿真技术和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对型材筋的分布、厚度分布以及拉弯成形时的预拉力大小和摩擦系数进行优化设计。研究表明:在没有补拉阶段的型材拉弯成形过程中,影响型材成形后回弹量和截面畸变量的敏感因素顺序为:预拉力大小、摩擦系数;所建立的防撞横梁质量以及摆锤碰撞刚度的多项式响应面模型和回弹量、截面畸变量以及最大减薄率的神经网络模型均具有较高的精度;通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法获得型材结构-工艺参数的Pareto最优解。     

基于AutoForm的汽车顶盖冲压回弹补偿研究

为解决冲压成形的零件与原产品数据偏差较大的难题,提供了2种回弹补偿方式,即AutoForm迭代补偿与几何补偿,以某车型顶盖为研究对象,分别对2种补偿方式重构的型面进行全工序CAE分析,对比其回弹结果。AutoForm迭代补偿在全夹持状态下,局部区域的回弹量超过3 mm,几何补偿方式在补偿量为6 mm时,全夹持状态下回弹量在1.5 mm以内,说明AutoForm迭代补偿不宜用于自由回弹量大的零件,采用几何补偿可以提高回弹补偿的准确性。三坐标检测试制首件的尺寸符合率为85.2%,模具状态研配到与数值模拟边界条件一致时,尺寸符合率可达96.5%,验证了几何补偿方式的有效性。     

基于人工神经网络的7075高强铝合金反向挤压工艺构建及优化控制策略

基于7075铝合金工业生产的反向等温挤压流程，通过有限元模拟和人工神经网络相互结合建立了数字工艺优化模型。首先，模拟了7075铝合金的反向挤压过程，模拟与试验的载荷误差不超过6.5%。随后对216组不同反向挤压工艺流程进行了数字建模，获得了挤压控制工艺、型材出口温度与成品性能的映射关系。将生成的反向等温挤压数据集用于构建反向传播神经网络。结果表明，该人工神经网络能精确预测反向挤压工艺参数与材料性能的关系，预测平均误差为0.83%,在此基础上建立了三维挤压成形极限图，为快速反向等温挤压质量控制提供了依据。     

成形温度对铝合金型材挤压-弯曲一体化成形回弹及截面畸变的影响

采用实验与仿真相结合的方法,研究了成形温度对挤压-弯曲一体化成形铝合金方管型材的回弹和截面畸变的影响规律及机理,并与冷拉弯工艺进行了对比分析。结果表明:影响回弹量的主要因素是材料屈服强度与弹性模量的比值,该比值越高,型材的回弹量越大,反之则越小;挤压-弯曲时,材料挤出模口后仍处于温热状态,该比值较低,回弹量比T4态、T6态冷拉弯型材减小约50%和75%。截面畸变由外侧拉应力主导,外侧材料的流动不均匀引起型材截面的变形,而型材内侧表面在弯曲模刚性支撑下的变形相对较小;在挤压-弯曲一体化成形工艺中,材料在高温状态下的均匀变形能力好,在0.15 kN的牵引力下,其中心位置处的截面畸变量相较于T4、T6态分别减小约85%和77%。     

基于位移回弹补偿原理的汽车加强板回弹补偿研究

回弹问题一直是汽车覆盖件冲压成形中的一大难题,而回弹补偿是控制回弹量的一种有效途径。本文以某汽车加强板为例,进行全工序仿真模拟和回弹分析,利用位移回弹补偿原理对拉延型面和整形型面进行回弹补偿,并将回弹补偿后的工艺数模再次进行回弹分析,验证回弹补偿结果是否满足设计产品的精度要求,为控制汽车高强板的回弹提供依据。