基于MARC的板料冲压成形过程有限元模拟研究

通过合理制定零件的成形工艺、模具参数来消除零件缺陷、提高成形品质是金属板料冲压成形的重要任务.通过探讨成形过程的数值模拟来分析金属板料各部分在冲压成形过程中的变形情况,预测成形缺陷,分析影响零件成形品质的因素的方法.以圆筒形拉深件的冲压成形为例,介绍应用商用有限元软件MARC对成形过程进行有限元模拟分析的实现技术,其分析结果与实验相符.     

飞机圆筒形零件冲压成形技术分析

以飞机圆筒形零件的冲压成形工艺为研究对象,通过分析圆筒形零件的冲压加工工艺性,确定其冲压加工工艺方案。计算圆筒形零件的毛坯直径,确定毛坯的排样方式,计算材料利用率。计算模具主要零部件关键部位尺寸和圆筒形零件冲压成形所需各项力。圆筒形零件冲压成形工艺分析为实现其冲压加工,提供了理论基础,与此同时,对同类零件的冲压加工也有一定的参考价值。     

热冲压成形钢的研究进展

对普通热冲压成形钢,高淬透性、高抗氧化性热冲压成形钢,高强韧性热冲压成形钢,超高强度热冲压成形钢,高抗氢脆敏感性热冲压成形钢,纳米粒子强化超高强度热冲压成形钢等热冲压成形钢近年来的发展概况进行了综述,分析了热冲压成形钢零件轻量化与功能性的关系,强度与氢脆之间的关系,以及组织细化对其强韧性的影响机理,并对热冲压成形钢今后的发展方向提出了建议。     

材料参数对汽车覆盖件冲压成形性能影响的数值模拟

使用基于动力显示算法的板料成形非线性有限元分析软件eta/DYANFORM对一个典型的汽车覆盖件零件冲压成形过程进行了数值模拟,从大量的计算结果中,研究三个重要的材料力学性能参数即屈服强度σs、应变强化指数n和厚向异性系数r对最终零件冲压成形性能的影响。在分析软件的后处理器中观察板料的厚度变化、总拉深力、板料的最大变形位移和沿冲压方向的最大应力,并作出了相应的曲线,最后根据所作曲线的变化得到了材料性能参数影响板料冲压成形性能的有关结论。     

热冲压成形技术与数值模拟研究

随着我国经济的不断发展,对钢材的热冲压性能要求越来越高。现代冲压技术是将一种先进的高强度钢板加热到奥氏体温后进行钢板快速冲压,然后对钢板进行快速冷却得到超高强度的新型零件。首先对热冲压成形技术进行了简要概述,然后对热冲压成形技术的工艺原理进行了简要说明,其次简要叙述了影响热冲压成形的主要因素,最后针对某一成型零件进行了试验仿真并且对结果进行了分析,为实际的热冲压成形技术应用提供了参考。     

满足四工序冲压的汽车翼子板产品设计及成形工艺研究

翼子板是车身覆盖件中成形难度最大的零件之一,其结构特点决定了成形工艺,而冲压工序数又直接影响产品的生产成本和成形精度。研究了各种翼子板的结构特点和冲压工艺,提出了基于冲压工艺正交试验的翼子板产品结构优化设计方法。此外,以某车翼子板开发为例,采用本优化方法对该翼子板零件进行优化,并研究了翼子板四序冲压成形工艺的关键技术。借助于本优化分析方法,可以在车型车身结构设计阶段,指导其翼子板产品满足四工序冲压的结构设计。     

汽车前悬架三角臂冲压成形数值模拟分析

汽车悬架系统需要能承受来自路面反复冲击载荷,为了制造出符合设计目标的汽车悬架三角臂零件,选择合理的工艺路线实现零件成形,应用板料成形模拟软件Dynaform对QStE500TM材料的三角臂零件成形工艺进行动态数值模拟与计算,在模具制造前预估冲压成形过程中坯料厚度及应力等变化。后处理分析结果表明冲压成形结束后没有拉裂痕迹,整体材料变形处于可行区域,但局部边界有起皱风险,翻边局部区域厚度有明显变化,主应变、次应变、边界材料流动及应变矢量均处于合理范围;也验证了零件冲压成形工艺路线的可行性,对零件结构优化和加工制造提供了参考依据。     

考虑冲压成形影响的车身零件疲劳性能研究

车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其疲劳寿命有重要影响,而目前常用的基于有限元结果的疲劳分析方法中,常常忽略了实际零件冲压成形所带来的影响,导致分析结果与实际情况不相符.文中将有限元网格映射算法、平均应力修正法相结合,以某车尾端横梁为例,在疲劳有限元分析中引入成形信息,并将成形残余应力作为疲劳外载荷施加,研究成形性因素对车身结构疲劳寿命的影响.研究结果表明,考虑成形比未考虑成形影响的疲劳分析结果更接近实验结果.最后,基于分析结果提出零件优化设计方案.     

基于Autoform的轿车引擎盖板冲压成形仿真的研究

介绍了轿车引擎盖零件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤.以典型轿车引擎覆盖件为研究对象,以三维成形分析软件Autoform为平台,研究了板科与凸模、凹模的摩擦、压边力、拉深筋等因素对成形性能的影响.通过Autoform的成形仿真预测板料成形过程中减薄、拉裂、起皱等缺陷,分析产生缺陷的原因,进而优化板料成形工艺参数.     

导风板冲压工艺及模具设计

对导风板复杂成形零件进行分解式冲压工艺分析,从而正确把握产品各部位的冲压特征及冲压缺陷,分析和解决 该零件弯曲成形中的起皱和破裂问题,正确确定其冲压工艺及模具结构设计方案。     

22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验

考虑材料的热物理性能参数、力学性能与温度的关系,利用ABAQUS软件建立了22MnB5超高强钢热冲压过程的热力耦合有限元模型,选用合适的热冲压工艺参数进行数值分析,得到了坯料热冲压成形的应力应变分布,并以板料初始温度为变量,研究不同初始温度对零件厚度分布、回弹及冷却速率的影响。进行了板料初始温度为900℃的22MnB5超高强钢热冲压试验,零件厚度分布及回弹量与模拟结果基本吻合,各区域淬火组织均为板条状马氏体,由于零件底部的淬火冷却速率较大,马氏体组织更加均匀细小。     

Experimental and theoretical study on the hot forming limit of 22MnB5 steel

To reveal the effects of forming temperature and blank thickness on the formability of boron steel 22MnB5, which is represented by forming limit diagram, the hot forming limit experiments and B-pillar hot stamping simulations are conducted. Combined with air cooling test, the forming limit diagrams of boron steels with different blank thicknesses of 1.8, 1.6, and 1.4 mm and forming temperatures of 800, 700, and 600 °C are established. The relationships between the formability and the crystal structure of steel, the forming limit diagram, and the effect of blank thickness and forming temperature on the formability of boron steel are extensively investigated. A model for prediction of hot forming limit of 22MnB5 steel before the occurrence of phase transformation induced by cooling based on Oh's ductile fracture criterion and Logan–Hosford yield criterion is derived and verified by experiments. The research thus provides an in-depth understanding of the formability of 22MnB5 steel for its process determination and process parameter configuration in industries.     

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。     

车门防撞梁热成形工艺优化仿真与试验

基于DYNAFORM软件热冲压模块,研究了由B1500HS钢制成的某型轿车车门防撞梁热成形过程。通过引入H13模具钢热物性参数,并将相变潜热因素考虑在内,利用多步差分法得到了温度场单元体变分公式;依据车门防撞梁结构特征进行工艺分析,建立了车门防撞梁的两种热力相耦合模型。通过对比分析两种方案下整体及典型M形截面应力场、温度场和厚度分布结果发现：带压料板式方案所得产品热成形及淬火后应力场、温度场及厚度分布均匀,更适合热冲压成形。最后依据压料板式方案进行了成形试制,得到车门防撞梁的显微组织均为马氏体,底部与顶部的马氏体板条更为细小,维氏硬度超过450HV,符合热冲压零件性能标准。     

面向磁流体增强的骨架结构微成型设计及回弹特性研究

为提高磁流体密封液膜的刚度和抗压力性能,设计一种应用于磁流体密封的翻边Z型增强骨架,该骨架由软磁金属薄板微成型冲压而成。对软磁金属电工纯铁和无取向硅钢进行单向拉伸试验,得到2种材料的应力应变曲线。利用幂硬化准则对Z型骨架成型回弹特性进行理论分析,确定影响回弹的主要因素为材料参数、厚度、弯曲半径、开孔宽度等。利用有限元软件对成型回弹过程进行仿真,应用因素水平分析,以残余应变和最大回弹量为指标,分析板胚厚度、弯曲半径、开孔宽度对回弹的影响。仿真结果表明：在研究的范围内通过增大板胚厚度、减小弯曲半径、减小翅片宽度能有效降低骨架回弹;当厚度为0.3 mm,弯曲半径0.3 mm,翅片尺寸为2 mm×1 mm时骨架成型回弹量最小,运用硅钢材料比纯铁具有更小的回弹量。研究结果对软磁金属的微成型冲压及磁流体密封复合材料设计提供了参考。     

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。     

Selection of tool materials and surface treatments for improved galling performance in sheet metal forming

Galling is a known failure mechanism in automotive stamping. It results in increased cost of die maintenance and scrap rate of products. In this study, rectangular pan and U-channel stamping experiments are used to (1) investigate the effect of stress states on galling performance in sheet metal forming, (2) select proper tool materials and surface treatments for improved galling properties, and (3) differentiate galling performances of bare and coated steel sheets. The results indicate that problems with galling are of major interest at the regions where sheet materials deform under the action of compressive stress. For the four investigated tool materials, Mo–Cr alloy cast iron shows the best galling performance. A combination of hardening, surface polishing, and Cr coating is suggested as the optimum tool treatment in the forming of bare high-strength steel. Hot-dip galvanized steel shows better galling behaviors than galvannealed and bare steel sheets. Galling performances of hot-dip galvanized and bare steels are improved with increased hardness of the forming tool. However, galvannealed steel results in severe galling when the hardness of the forming tool is very high.     

金属板件等离子体弧柔性成形实验研究

以厚度为0．8mm的Q235扇形板、环状扇形板、矩形参考板为试件，研究了圆弧曲线扫描与直线扫描成形效果的差异及板材几何形状对成形效果的影响规律。研究结果表明，利用曲线扫描，可获取非直线展成面，直线扫描和曲线扫描的成形结果存在明显差异，曲线路径扫描是成形自由曲面的有效方法。     

基于正交实验法的开水煲外壳拉伸成形工艺参数优化设计

不锈钢开水煲外壳由于结构复杂,需要两次拉伸成形,经历了复杂的非线性弹塑性变形,因此,单凭经验很难设定其成形工艺参数.利用正交试验法,建立优化表,采用Dynaform板料成形软件,模拟对开水壶外壳两次拉伸成形,从而获得最优的工艺参数组合.     

高强钢板在汽车上的应用及冲压成形性能研究现状

随着强度的提高,高强度钢板塑性变差、成形难度增加。对典型高强度钢板,如DP钢、TRIP钢和BH钢等在汽车上的应用情况进行介绍,并对高强度钢板冲压生产时成形性差、回弹严重,以及冲模受力恶劣等常见问题进行了分析,最后对高强度钢板冲压成形性能研究现状和回弹影响因素进行了总结。结果表明,高强度钢板成形性随材料、模具和工艺参数变化而波动,所以须综合研究三者的影响规律,从而提高高强度钢板的成形性能。