基于方形压头的双曲率船体外板分段成形设计

以双曲率船体外板三维曲面件为研究对象,针对小模具对大型板材的分段成形问题,选用方形压头对大型板材进行数值模拟研究。当板材尺寸大于模具大小时,对板材进行分区域成形,实现小模具对大型板材的分段成形。对双曲率板材过渡区的模具型表面进行变形协调设计。采用非均匀有理B样条曲线(NURBS)曲面重构技术构建双曲率分段成形过渡区,并采用数值模拟的方式对成形后的效果进行验证分析,对比有无过渡区的双曲率板材成形,结果表明,设置过渡区可以有效地抑制分段成形的交界处产生的波浪形缺陷,证明了该方法的有效性,为大尺度板材多压头快速成形提供理论基础。     

多点成形回弹补偿算法及其验证

采用理论分析、数值模拟与成形试验相结合的方法,研究了板材多点成形回弹补偿和修正方法。基于弹性幂强化材料模型推导了回弹前曲率的计算公式,结合三次B样条拟合建立了修正回弹的模具型面补偿方法。根据计算得到的模具型面信息对成形过程进行了数值模拟及试验验证,结果表明:本文方法可以有效地控制单曲率曲面多点成形过程中回弹引起的形状误差。     

基于多工序回弹补偿的大型汽车覆盖件成形优化

针对某品牌SUV汽车大型覆盖件成形过程存在的易起皱、破裂和回弹等质量问题,进行了工艺参数多目标优化和回弹补偿优化.首先,以最大增厚率和最大减薄率为评价目标,利用正交试验和Design - Expert软件对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数进行多目标优化,并确定最优工艺参数组合; 其次,以最大回弹量为评价目标,利用多工序补偿法对拉延模和修边冲孔模进行回弹补偿,并对最优冲压工艺参数组合和回弹补偿面进行仿真分析和试模实验.研究表明:优化后的成形工艺参数能够防止零件破裂,减少起皱以及降低最大增厚率和最大减薄率; 多工序回弹补偿能够有效控制回弹量,减少整形工序.本文的优化方案可为提高大型汽车覆盖件的成形质量和节约成本提供参考.     

基于冲压CAE软件KMAS的板料冲压成形回弹预示及控制、补偿技术

在自主开发的商品化冲压成形CAE软件KMAS(King-meshAnalysisSystem)平台下,以NUMISHEET2002提出的Benchmark为研究对象,研究了高强钢在弯曲过程中回弹缺陷的产生机理,验证了基于KMAS计算的回弹预示精度。提出了基于KMAS的回弹控制、模具补偿的CAD/CAE/CAM实施流程,并针对典型弯曲结构给出了补偿措施。应用KMAS对某货车纵梁模具进行了改进设计,使用改进后的模具成形出的工件回弹量比原方案降低87%,证明了应用KMAS建立的模具补偿方法的有效性。     

激光拼焊板车门内板的回弹模拟

为了研究拼焊板在成形过程中存在的回弹问题,提高零件的成形质量,对某轿车激光拼焊板车门内板进行了冲压成形及回弹的研究,预测了在成形过程中可能出现的缺陷,通过设置拉深筋和调整压边力进行了工艺优化。在成形效果满意的情况下,对车门内板进行回弹分析,再根据回弹结果对模具进行整体回弹补偿,运用补偿后的模具重新进行成形和回弹的数值模拟,研究结果表明:通过补偿,横向厚板最大位移由原来的14.439 mm减小到0.493 mm;横向薄板最大位移由原来的7.237 mm减小到3.941 mm;纵向有法兰侧最大位移由4.360 mm减小到2.199 mm;纵向没有法兰侧最大位移由3.490 mm减小到1.132 mm,由此可知,经过模具型面补偿成形的零件回弹后与标准零件型面更加接近,运用这种方法能有效地减少回弹对零件装配精度的影响,得到高质量的车门内板覆盖件。     

薄板多点成形时不同的工艺方式对起皱的影响

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的起皱现象以及消除皱纹的措施进行了探讨.对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的成形工艺条件对起皱的影响.用显式动力学软件对0.1 mm与0.5 mm厚度的马鞍型曲面件进行了数值模拟,结果表明,在多点模具成形方式下,采用无压边成形,使用弹性垫,成形0.5 mm厚度的板料时,曲率半径为100 mm的成形件起皱剧烈;但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件结果良好,甚至成形厚度为0.1 mm的板料也没有起皱.表明多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,缺陷少,并且有利于板材的流动,能够得到更大的变形量.     

基于逆向工程的复杂曲面冲压件回弹补偿

针对复杂曲面类零件提出了一种采用三维全型面扫描检测零件的方法,通过逆向建模得到扫描数模,并与设计模型进行对比,得到成形零件的偏差量。对于某大型核电汽轮机空心叶片外弧零件,采用提出的三维全型面检测方法对其进行数据检测,并与设计模型进行比较,得出该零件的最大正偏差为2.59mm,最大负偏差为-3.04mm。与传统专用检具相比,三维全型面检测可以用于快速检测各类复杂零件,具有检测数据全和精度高的特点。对于该零件的回弹问题,提出了基于逆向工程的零件回弹补偿方法。对叶片外弧零件进行回弹补偿后,进行模具加工和试验,得到最终叶片外弧零件的最大正偏差为1.36mm,最大负偏差为-1.43mm,满足叶片外弧尺寸偏差的要求。     

无约束圆柱弯曲成形卸载回弹的数值模拟

采用Barlat＇91材料屈服准则准确描述铝合金板料各向异性,通过与其它屈服准则的比较发现,Barlat＇91屈服准则能反映在单轴拉伸和等双轴拉伸条件附近屈服面的小曲率半径。引入一种新型的双线性厚壳单元来模拟弯曲型板材的成形与卸载回弹全过程;该单元采用减缩积分方式,可以在不损失计算精度的前提下提高计算效率。模拟中板材本构方程基于更新Lagrangian弹塑性材料模型,适于大位移大变形过程模拟。卸载过程采用模具反运动方式描述,采用修正的Coulomb摩擦模型。通过商品化通用CAE软件MSC/MARC对国际板成形会议（NUMISHEET2002）无约束圆柱弯曲成形卸载回弹Benchmark B进行计算机仿真,把不同阶段的模拟结果与试验数据及其他软件模拟结果进行对比。通过回弹过程模拟与实验结果的对比,验证了相关关键技术的采用可以较好地模拟复杂接触卸载回弹问题。     

无约束圆柱弯曲成形卸载回弹的数值模拟

采用Barlat' 91材料屈服准则准确描述铝合金板料各向异性,通过与其它屈服准则的比较发现,Barlat 91屈服准则能反映在单轴拉伸和等双轴拉伸条件附近屈服面的小曲率半径。引入一种新型的双线性厚壳单元来模拟弯曲型板材的成形与卸载回弹全过程;该单元采用减缩积分方式,可以在不损失计算精度的前提下提高计算效率。模拟中板材本构方程基于更新Lagrangian弹塑性材料模型,适于大位移大变形过程模拟。卸载过程采用模具反运动方式描述,采用修正的Coulomb摩擦模型。通过商品化通用CAE软件MSC/MARC对国际板成形会议(NUMISHEET2002)无约束圆柱弯曲成形卸载回弹Benchmark B进行计算机仿真,把不同阶段的模拟结果与试验数据及其他软件模拟结果进行对比。通过回弹过程模拟与实验结果的对比,验证了相关关键技术的采用可以较好地模拟复杂接触卸载回弹问题。     

汽车B立柱热成形性能数值模拟

高强度钢板在车身上的应用需求越来越大,针对其在冷成形工艺下容易发生破裂、起皱、回弹等现象,采用热成形工艺的方法提高高强钢板的塑性,并保证其成形后的强度.以材料为22Mn B5的汽车B立柱为例,对其热成形过程进行数值模拟分析.采用设置板料成形温度、模具初始温度、压边力大小及冲压速度大小的方法,并最终确定汽车B立柱热成形条件下最优的工艺参数配比.将热成形工艺下模拟的结果与冷成形工艺进行对比,最终验证了热成形工艺的优越性.     

板料冲压回弹及控制

回弹是板材冲压成形过程中不可避免的加工现象,直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文在对板料冲压回弹现象及原理分析的基础上,系统地归纳了板料回弹的各种方法,并从补偿法、热处理法、校正法、过度弯曲法、加热弯曲件法等方面提出了减小和消除回弹的措施。     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

管材空间绕弯回弹补偿方法研究

管材弯曲卸载后将不可避免地产生一定回弹,严重影响弯管生产的精度与效率.基于数值回弹预测,对加工弯管的绕弯模具型面进行回弹补偿,得到新的模具型面,依然是目前降低回弹的主要措施.对以回弹为主要成形缺陷的空间弯管绕弯成形进行了研究,采用弯曲回弹对应节点位移矢量与曲线局部弗朗内特标架相结合的节点几何补偿法,对弯曲模具进行型面修改.利用数值回弹预测方法,针对回弹量多次迭代补偿,可以有效补偿回弹误差,保证空间弯管几何精度.     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。     

板材多点成形隐式算法数值模拟专用软件及关键技术

板材大多点成形过程中的受力状态、接触边界以及速度边界条件等与传统的冲压成形有很大的不同,起皱、回弹等现象都有新的特点,而且产生了压痕等新的成形缺陷,商业软件的计算结果不理想。为对多点成形进行准确数值模拟,开发了板材多点成形数值模拟专用软件。采用基于ＵＬ隐式格式的弹塑性大变形有限元方法,解决了隐式算法迭代收敛以及回计算等问题,提出了处理多点不连续接触边界的接触单元技术与径向返回方法以及计算弹塑性应力     

U形弯曲件回弹补偿半径的计算

回弹是板料冲压成形过程中一种常见但很难解决的现象,在U形件成形中回弹更加明显。模具补偿法是实际生产中常用的控制U形弯曲件回弹的方法,该方法的使用目前仅仅停留在经验的层次上,很少有文章从理论上对该方法做出阐述。根据回弹理论,推导了小型U形件弯曲时,模具补偿半径与弯曲凸模圆角半径之间近似的计算公式,并且运用商业有限元分析软件Dynaform对该公式进行了可行性分析。分析结果表明所介绍的计算公式合理,对实际生产具有一定的指导作用。     

抑制汽车纵梁弯曲回弹的弯曲模改进设计

汽车纵梁是一种形状和尺寸都比较大的冲压件,弯曲成形难度大且回弹不易控制。通过对U形件工艺和模具加工的分析,提出了解决回弹的工艺方法及可控制回弹的弯曲模改进设计,使汽车纵梁弯曲成形后的质量有了较大的提高,从而消除了由于产生回弹使零件侧壁的孔位与底部尺寸超差而影响纵梁装配等问题。     

铝合金板材蠕变时效成形过程有限元分析

采用试验和有限元分析的方法对7075铝合金板材蠕变性能进行分析,比较7075铝合金带加强筋整体壁板与平板成形后回弹量的大小,得出加强筋结构对蠕变时效过程中材料的蠕变性能有影响,即带加强筋整体壁板成形后零件的回弹率低于平板结构板材.     

钣金V形折弯回弹影响因素的有限元分析

在钣金V形折弯成形过程中,回弹对成形精度的影响很大,为此,针对板材的成形和弹复过程进行有限元仿真试验,分析材料性能参数（弹性模量,硬化指数）、板料厚度、模具几何参数（下模具开口宽度,上模具圆角半径）和润滑条件对折弯回弹的影响.仿真结果表明：回弹随弹性模量、硬化指数和板料厚度的增大而显著减小,随下模具开口宽度的增大而增大;上模具圆角半径和润滑条件对折弯回弹的影响较小,回弹随上模具圆角半径与摩擦系数的增大而缓慢减小.研究揭示了影响回弹的主要规律,为提高V形折弯成形精度提供了可靠的依据.     

双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统

为提高双曲率板材件的成形质量,首次将多夹钳式柔性拉伸成形技术与多点对压成形技术相结合,研制了双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统。该系统由多点数字化模具、多夹钳式柔性拉伸成形装置、液压机及计算机控制系统组成。它能够完成双曲率板材件的拉伸对压复合成形,抑制双曲率板材件成形过程中的起皱、回弹等缺陷的发生,提高双曲率板材件成形的加工精度,实现双曲率板材件的高质量成形。双曲率板材件柔性拉伸对压复合成形系统正在应用于地标建筑用覆盖件的加工,实现了建筑用覆盖件的低成本和高质量成形,解决了地标建筑用双曲率覆盖件的成形难题。