A LOOP DRAWBEAD RESTRAINING FORCE MODEL IN SHEETMETAL DEEP DRAWING PROCESS

1. IntroductionIn the sheet metaJ fOrming process9 deep drawing is used frequently in the automotiveor packaging industry to manufacture products with comPlicated shapes and ctirvatures.In the deep drawing process, a sheet metal, the blank, is clamped between a die and a blankholder. The specific shape of the punch and the die is transferred to the blank during thedefor.atio.[1--4].In the deep drawing process, the material flow is restrained by both the friction con-dition and the blankholde…     

基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法

提出了基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法,极大地提高了优化效率。利用成形状态函数,成形质量函数和学习律函数构建工艺参数优化的迭代控制模型。将该模型应用到拉深筋阻力值优化中,利用有限元模拟代替很难显示表达的状态函数,预测给定工艺参数方案下板料成形后的应力应变状态。根据单元的应变状态,定义拉深筋线段的局部缺陷程度为成形质量函数,评价拉深筋周围的成形质量好坏。学习律函数不仅参考拉深筋段周围的成形质量偏差确定拉深筋阻力值的改变量,同时还能智能更新学习增益修正拉深筋阻力值的改变幅度,加快了优化收敛速度。通过门内板的算例,证明了该拉深筋优化算法的快速性和实用性。     

Analysis of an equivalent drawbead model for the finite element simulation of a stamping process

In order to facilitate the three-dimensional finite element analysis for the stamping process, an equivalent drawbead model was adopted to simulate the restraining effects produced by the real drawbead. In the present study, the restraining force exerted by the real drawbead was first computed by the finite element simulation, and the optimum pseudo drawing speed and mesh sizes for both the drawbead and sheet metal employed in the computation were determined through a systematic approach. The computed restraining force was then assigned to a regular mesh which replaced the mesh of the real drawbead. This constitutes the equivalent drawbead model, which avoids the extremely fine mesh required to describe the deformation of sheet blank in the drawbead area. In consequence, a huge amount of computation time can be saved. The accuracy of the finite element simulations using the equivalent drawbead model was validated by both the experimental data and the theoretical predictions.     

拉深筋成形二维弹塑性有限元数值模拟

利用开发的拉深筋二维弹塑性有限元数值模拟软件 ,对圆形筋和矩形筋就压筋和成形的连续过程进行了数值模拟 ;分析了拉深筋主要几何参数对压筋力和拉深筋阻力的影响 ,研究了压筋和成形两个阶段板料在拉深筋作用下的变形规律与受力特点。模拟结果与实验结果吻合良好 ,为建立一种实用的等效拉深筋模型及进一步的三维拉深筋成形模拟奠定了基础。     

半圆形拉深筋阻力的试验研究

针对理论计算拉深筋阻力的复杂性,提出了一种通过试验方法简便测定拉深筋阻力的方法。利用正交试验法安排试验,完成了整个试验测试,得到了试验所需数据,并采用直观分析法、方差分析法对试验数据作了详尽的分析。     

2D elasto-plastic FE simulation of the drawbead drawing process

The drawing process including the locking and pulling phase under a drawbead of circular and rectangular section shape is simulated by means of a static-implicit FE code developed by the authors for 2D elasto-plastic simulation of sheet metal forming. The influence of the main bead geometrical parameters on the binder hold down force (BHDF) and drawbead restraining force (DBRF) is analyzed. The deformation law and loading characteristics of the sheet around the drawbead are studied during the two sequential phases. The calculated results show a good agreement with the experimental data. The investigation lays a foundation for setting up an applied drawbead model in the future 3D simulation of drawbeads.     

拉延筋约束阻力的数值模拟研究

在覆盖件的数值模拟中,为提高等效拉延筋的模拟精度,需要建立合理有效的拉延筋约束阻力求解模型。文章根据平面应变假设,建立了合理的数值模拟研究模型。模拟结果表明,弯曲过程中存在鲍辛格效应和加工硬化等现象。将该模型提取的拉延筋阻力曲线用于模拟软件,模拟结果与真实拉延筋模拟结果及物理实验进行比较,验证了该模型的合理性与有效性。该模型为研究拉延筋约束阻力提供了一种有效可行方案。     

梯形拉深筋等效约束阻力模型研究

对拉深成形过程中板料经过梯形拉深筋时的变形情况进行了分析,运用能量法建立了一种简单实用的梯形拉深筋等效约束阻力计算模型,利用Dynaform软件对梯形拉深筋的等效约束阻力进行了模拟,将计算结果与模拟结果进行了比较。分析结果表明:在拉深成形过程中,如拉深筋设置在圆弧部位,板料经过拉深筋后最终等效约束阻力是随拉深过程的进行而变化的;板料通过设在直线段的筋产生的等效约束阻力,在一定的压边力下,其值为恒定的值;理论计算与模拟值基本吻合,在数值模拟时,该模型可以作为等效拉深筋使用。     

拉延筋约束阻力的一种解析计算方法

根据虚功原理和对板料在拉延筋处变形的分析,得到平均外力的计算公式,然后参考Levy方法提出了一种计算拉延筋约束阻力的参数拟合公式,并根据试验得到参数值。公式中考虑了材料的各向异性和应变速率敏感性。通过将计算结果与Nine的试验结果进行对比,证明了该计算方法对各种材料的有效性。     

一种考虑包辛格效应的等效拉深筋模型

基于Voce各向同性硬化模型和Armstrong-Frederic随动硬化模型,建立了一个考虑包辛格效应影响的混合硬化模型,并通过CR4钢板的拉压循环实验验证了该混合硬化模型的准确性。将该混合硬化模型引入Stoughton等效拉深筋阻力模型,替换原有的各向同性硬化模型,考虑包辛格效应的影响对该等效拉深筋阻力模型进行了改进。利用专门设计的拉深筋阻力测定装置,针对矩形拉深筋和半圆形拉深筋,分别获取了不同几何结构参数下的拉深筋阻力,经实验验证,改进后的等效拉深筋模型能够有效地提高拉深筋阻力的计算精度。     

环形拉深筋阻力计算及影响因素分析

拉深筋可以用来防止内皱的出现 ,本文对使用环形拉深筋拉深的变形机理进行了理论分析和试验研究 ,得到了使用环形筋压边时的拉深力公式及筋的阻力公式。此外 ,本文还讨论了筋的结构参数对拉深力以及筋的阻力的影响。其结果是 :上述两种力的大小主要受板料对筋的最终包角、筋及槽的圆角半径 3个因素影响     

板料冲压成形数值模拟中等效拉延筋模型的建立与实现

设置拉延筋是板料拉深成形过程中控制材料流动的有效方法。在板料成形数值模拟中,为节省计算时间,常采用等效拉延筋模型。本文在参考国内外有关资料的基础上,建立了一种等效拉延筋模型。模型中考虑了拉延筋约束力、塑性厚向应变以及垂直于压料面的约束保持力的影响,并在程序中予以实现。文中给出了一个计算实例。     

EXPERIMENTAL TESTING OF DRAW—BEAD RESTRAINING FORCE IN SHEET METAL FORMING

Due to complexities of draw-bead restraining force calculated according to theory and depending on sheet metal forming properties experiment testing system, a simplified method to calculate draw-bead restraining force is put forward by experimental method in cup-shaped drawing process. The experimental results were compared with numerical results and proved agreement. It shows the method is effective.     

基于数值模拟的拉延筋约束阻力计算方法研究

在汽车覆盖件拉深成形中,拉延筋可以在较大范围内调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制多种成形质量问题的产生.其中,拉延筋几何参数起着重要的作用.本文以矩形拉延筋为例,建立了拉延筋约束阻力计算有限元模型,对拉延筋几何参数与约束阻力之间的关系进行分析研究.结果表明:拉延筋约束阻力与凹槽圆角半径和凸筋圆角半径成反比,与筋高成正比.结合某轿车B柱加强板实例,通过优化其拉延筋结构参数,得到当1号等效拉延筋高8mm、凸筋和凹槽圆弧半径3mm;2号等效拉延筋高4 mm、凸筋和凹槽圆弧半径6mm时,该制件成形质量达到最佳.     

半圆形拉深筋尺寸参数对其阻力的影响

通过数值模拟和实验相结合的方法 ,研究了半圆形拉深筋的高度、圆角半径等参数对拉深筋阻力的影响 ,分析了不同尺寸参数下拉深筋阻力的构成特点。研究表明 ,拉深筋高度和拉深筋圆角半径对阻力均有显著的影响。其中拉深筋高度与阻力之间存在较好的线性关系 ,是控制拉深筋阻力的首选参数。拉深筋的高度变化主要影响拉深筋的摩擦阻力 ,而圆角半径主要影响局部圆角的变形阻力。最后在实验和分析的基础上 ,给出了半圆形拉深筋的设计调整原则     

汽车覆盖件成形中拉延筋约束力的模拟计算

通过拉延筋基本单元模拟试验，对板料在筋内变形机理、压边力和筋的几何参数对拉延筋约束力的影响规律，拉延筋约束力随模具包角变化的规律及板料拉过筋时的变形情况进行了研究，建立了拉延筋约束力计算模型。     

板料成形技术中拉深筋的研究进展

本文在阐述拉深筋作用机理的基础上 ,对板料成形技术中拉深筋阻力模型的理论研究、拉深筋数值计算方法以及实验研究的发展状况进行了综述与分析 ,并指出了研究中仍存在的问题和该领域的发展趋势。     

板料拉延成形中压梗约束力的计算机预测

在汽车覆盖件的成形中, 通常在压料面设置压梗, 以消除起皱, 提高成形质量。压梗约束力是一个很重要的参量,拉延材料的力学性能、压梗的几何尺寸以及摩擦系数等均对它有影响。本文基于人工神经网络基本理论, 建立了压梗约束力的网络模型, 并用该模型对压梗约束力进行了计算机预测, 预测结果与试验结果比较接近。本文的模型和结果对于有限元模拟系统的建立以及压力机吨位的合理选用和确定, 具有重要的参考价值。     

拼焊板U形件冲压成形中焊缝移动与回弹的研究

通过数值模拟技术,并结合正交试验设计方法,研究了具有纵向焊缝的拼焊板U形件在不同板厚比、不同强度比、不同压边力和不同拉深筋阻力情况下的焊缝移动与回弹及其相互关系,为高强钢激光拼焊板的焊缝移动和回弹控制研究提供依据.研究表明:拼焊板的不同板厚比和强度比对焊缝移动和回弹有显著影响,为了保证冲压成形质量,板厚比一般不小于0.5,强度比在0.8～1.3为宜;在此基础上,选择合理的压边力和拉深筋阻力分布可以减小焊缝移动,从而有效地控制拼焊板的回弹,并在某车型中立柱的实际生产中得到应用和证实.     

辊弯成形中成形力的理论分析和有限元仿真

基于板料为幂次强化材料模型的假定,根据外力做功与板料变形所消耗的内功相等的原理,建立了辊弯成形的理论分析模型,得出了成形力的数学计算公式,分析了各工艺参数对成形力的影响趋势。为了验证理论计算的有效性,建立了辊弯成形有限元仿真模型,对U型材的辊弯成形过程进行了有限元仿真计算。结果表明,成形力的理论计算结果和有限元仿真数据吻合良好;采用成形力计算公式的计算结果与现有文献中的实验测试数据符合程度较好。