板料柔性拉边成形与压边成形方式的比较

柔性拉边成形是在已有冲压成形工艺的基础上结合柔性拉形原理诞生的一种新型板料柔性成形方法。用柔性拉边技术代替传统压边技术,可实现球形件、鞍形件、盒形件、非规则曲面件及带凸台曲面件等三维曲面件的柔性成形。探讨柔性拉边成形原理及工艺,建立柔性拉边成形过程的有限元模型;为验证柔性拉边成形工艺的可行性和通用性,建立鞍形件多点模具成形及带凸台曲面件整体模具成形过程的有限元模型,通过对比分析拉边成形和压边成形方式,研究不同成形方式对板料起皱拉裂缺陷、应力应变分布、流动及回弹情况的影响。结果表明:压边成形时,板料容易产生起皱、拉裂等缺陷,较难得到高质量的成形件;而在相同条件下,采用拉边成形方式所得成形件应力应变分布均匀、回弹小,拉边力抑制起皱、拉裂等缺陷的产生,同时板料流动更均匀。     

多点数字化拉形成形性能的数值模拟分析

以鞍形曲面蒙皮件为例,对多点数字化拉形过程进行了数值模拟分析.通过模拟所得到的最佳水平预拉力与实际拉形工艺中通过经验公式确定的值相符,验证了算法的准确性.从材料、板厚、曲面形状和变形程度等方面入手分析多点数字化拉形的成形性能,结果表明:随着板料厚度减小、变形程度增大,板料起皱的趋势增大,并且不同的曲面形状及材料对板料的成形结果都有影响.同时给出了临界变形量极限图.研究结果为多点数字化拉形技术的实用化提供了重要依据.     

多夹钳式柔性拉伸成形时过渡区长度的研究

多夹钳式柔性拉伸成形是一种新型的柔性成形工艺。以球形曲面件为研究对象,建立多夹钳式柔性拉伸成形时的有限元模型;对比分析不同过渡区长度对成形力、应变分布、厚度分布及回弹的影响,同时分析应变值及应变分布状态对成形件回弹的影响。结果表明,多夹钳式柔性拉伸成形时,过渡区长度越小,板料越容易贴模,所需的成形力越小,成形件的应变及厚度减薄越小,并且应变及厚度分布越均匀,越显著提高成形件质量;尤其是在过渡区长度为0时也能够圆满地完成板料成形,显著提高材料利用率,节省制造成本。另外与增加应变大小相比,提高应变均布程度可以更有效地减小回弹,在自主研发的多夹钳式柔性拉伸成形机上对数值模拟结果进行试验验证。     

方盒形件拉深变压边力加载研究

选择方盒形轴对称件为模拟研究对象,利用专业CAE分析软件Dynaform研究分析了方盒形件在恒定加载模式、直线递增模式、直线递减模式、V型模式和Λ型模式等典型压边力加载模式下的拉深成形性能。研究结果表明,通过对比分析方盒形件壁厚分布和成形极限图,采用V型变压边力控制曲线,可以有效合理地控制材料的流动,降低板料拉深成形的难度,减小拉深力,特别是能够有效地避免工件拉深过程当中出现的的起皱和破裂两大主要成形缺陷,最终可以显著改善成形件的拉深成形性能。     

连续多点成形过程中起皱缺陷的有限元分析

连续多点成形中的皱曲是一重要的成形缺陷.阐述连续多点成形技术的原理,建立球形件的有限元模型,并采用数值模拟的方法研究连续多点成形中皱曲的情况.得到0.5 mm厚08Al钢板在成形过程中起皱缺陷的模拟结果.结果表明:皱曲主要产生在板材的两侧区域和两端区域.利用板材不同区域壳单元中面的主应变状态分析不同区域不起皱和起皱的原因.得到0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm和2.0 mm厚08Al钢板在不同压下量下的端部起皱模拟结果.结果表明:板厚相同,压下量越大,起皱越严重;压下量相同,板厚越大,越不易起皱.分析端部皱曲的变化规律并做出合理解释,做了相关的试验验证,试验结果与模拟结果基本吻合.     

柔性压边和刚性压边技术在薄板类件多点成形中的对比分析

对比分析刚性压边和柔性压边两种不同工艺,探讨不同的成形工艺条件对起皱模拟、破裂以及成形极限的影响.用显式动力学商用软件LS-DYNA对两种厚度的马鞍型曲面件进行数值模拟.模拟结果表明,在刚性压边成形方式下,变形量较大时成形件起皱,压边力较大时成形件破裂;但在相同条件下,用柔性压边成形工艺的成形件结果良好,而且减小压边面的宽度到原来的1/2时,通过增加压边力的方法,还可获得良好的成形效果.柔性压边工艺可大大提高板料的利用率,改善板料的成形极限,减少各种不良缺陷发生.     

斜壁矩形盒件多点拉深成形的数值模拟

通过对斜壁矩形盒件多点拉深成形的有限元数值模拟,分析了成形过程中起皱与拉裂缺陷的产生,研究了四种不同压边力加载曲线即恒压边力、↘形压边力曲线、V形压边力曲线、■形压边力曲线对成形结果的影响。结果表明:斜壁矩形盒件在整个多点拉深成形过程中,在宽度方向的侧壁底部极易发生破裂缺陷,在法兰直边对称轴处起皱最严重;不同的压边力曲线对斜壁矩形盒件多点拉深最终成形结果的影响很大,其中■形状的压边力加载曲线最有利于斜壁矩形盒件的多点拉深成形。     

可重构的板料冲压成形模具

提出了一种可重构的板料冲压成形模具,其使用若干个离散的可伸缩的压杆组合成模具体,通过更换与板件局部形状相似的冲压头和调节压杆的伸缩量构成模具成形面,以适应成形板件的形状。该模具具有模内压板功能,其可以有效地抑制成形板料的起皱;同时在模具体中可以构造压边机构,使压边与成形机构融合为一体。该模具主要适用于中小批量板料覆盖件的成形加工。     

多目标粒子群优化算法在薄板冲压成形中的应用

有限元分析与优化算法相结合来提高板料的成形质量、缩短设计周期己在板料成形领域得到广泛的研究.传统的优化方法主要是将多目标问题转化为单目标问题进行研究,然而,评价一个板料的成形质量应该是多方面的(如拉裂、起皱和成形不足等)并且各个质量特性之间可能会发生相互冲突.因此直接采用多目标优化算法来提高板料的成形性具有非常重要的现实意义.采用自主开发的STLMesher软件建立模具的参数化模型,在此基础上将试验设计、能代表实际冲压过程精度较高的近似模型和多目标粒子群优化算法相结合,获得了一组最小化起皱和拉裂缺陷的非劣解.在板料成形优化过程中调用的是近似模型,大大减少了调用有限元模型的次数,提高了优化效率.为指导工程设计人员快速有效地从非劣解集中挑选出一组成形效果最好的解,提出最小距离选解法,选出的解实现了对起皱和拉裂缺陷的优化,提高了板料的成形性能.数字算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性.     

非轴对称抛物面反射镜拉深成形数值模拟研究

利用板料成形分析软件Dynaform建立了合理的有限元模型,分析了典型的非轴对称拉深件——汽车前雾灯反射镜在拉深过程中的厚度分布、裂纹和起皱预测、成形极限图等;对板料形状、凹模圆角和压边力等多参数进行了优化,改进了传统的模具设计模式,对同类件的生产有一定的借鉴意义。     

凸翻边零件的液压橡皮成形有限元模拟与分析

利用有限元技术,对凸翻边钣金零件的高压橡皮成形过程进行模拟分析.通过增加侧压块和加大毛坯的方式,由数值模拟与分析,指出了侧压块有利于凸翻边件的成形,以及摩擦因素和模具与侧压块之间的距离对凸翻边件成形的影响,为有限元在橡皮成形工艺中的应用积累了参考数据,为其工艺设计提供了参考依据.     

板材多点成形不同工艺方法的数值模拟研究

介绍了板材多点成形不同工艺方法的优缺点,基于有限元方法就多点成形不同工艺对压痕、超皱、回弹以及制品成形精度的影响进行了数值模拟研究,并且对不同厚度板条多点成形模拟结果进行了实验验证。结果表明,与多点模具成形、半多点模具成形和半多点压机成形方式相比,多点压机成形能够有效地抑制压痕和皱纹的产生,并得到变形均匀的制品;反复成开法可有效减小回弹,提高成形精度;边部优先成形法能够有效地抑制制品的直边效应。     

基于ANN/GA的汽车覆盖拉延件要领设计专家系统

提出了要领设计的新概念， 即通过该环节为汽车覆盖拉延件成形的有限元模拟提供初始条件， 分析了要领设计的必要性和特点。提出将流入量 （从压料面下进入凹模型腔的局部材料线素长度） 作为衡量局部成形阻力的指标。通过人工神经网络由覆盖件侧壁高度得到局部流入量， 将其添加在拉延件轮廓 （在成品件上添加工艺补充得到） 外侧， 即得初始毛料外形。把拉延筋的设计原则转化为约束条件， 将遗传算法和神经网络用于拉筋及凹模圆角几何参数的优化设计。另外还阐述了特征建模、面向对象知识库的应用。     

船用钢板多点成形试验研究

使用多点简易模具对不同材料、厚度的各种规格船用钢板多点冷成形过程进行试验研究。试验结果表明：船用钢板能够通过多点冷成形的方式成形;船用钢板在多点成形过程中的主要缺陷为压痕和起皱;船用高强钢板比低强度钢板更容易产生褶皱缺陷。在钢板上面加垫聚氨脂弹性垫,在钢板下面加垫B级钢板可有效抑制压痕及起皱缺陷的产生。     

Principles and apparatus of multi-point forming for sheet metal

As a flexible forming method for sheet metal part, multi-point forming (MPF) technology is discussed in the paper. It employs two reconfigurable element groups to approximate the continuous upper and lower solid dies. With the technique, rapid fabrication of 3D sheet metal part is realized. The principles of multi-point die forming (MPDF) and multi-point press forming (MPPF) are described and then the rules to determine the size of the element are given. For any spatial shape surface to be formed, all elements’ height can be calculated through the contacting point calculation equation. On the computer control, the shape of the two element groups can be adjusted by serial adjusting mode or parallel adjusting mode. MPDF apparatus that includes CAD software, computer control system, two element groups, hydraulic press and laser CMM is developed. Following the given MPF procedure, 3D sheet metal part was formed without failure. Due to the rapid change characteristics of the two element groups, several special MPF forming techniques that are impossible in conventional sheet forming have been investigated in detail. By flexible blank holder technique, thin sheet MPDF is realized. With sectional MPF, large size sheet would be formed on small scale MPF apparatus. Through closed loop MPF, spring-back would be compensated cycle by cycle, and large deformation part is obtained with incremental MPDF successfully.     

非规则曲面件的多夹钳式柔性拉伸成形研究

应用多夹钳式拉形机具有高柔性化的特点,根据目标件确定毛坯形状,夹钳依据毛坯形状对其进行夹持,尝试柔性拉形中的非矩形毛坯夹持。针对某一非规则曲面件,分别建立矩形毛坯和梯形毛坯的拉形有限元模型,并进行拉形数值模拟,对比分析两种形状毛坯对成形结果的影响。模拟结果表明,梯形毛坯拉形件比矩形毛坯拉形件的应力、应变数值减小且分布均匀;减薄率更小。梯形毛坯更能够节省材料,提高材料利用率。在多夹钳式拉形机上对矩形毛坯和梯形毛坯进行拉形试验,验证模拟结果的正确性。通过数值模拟和拉形试验充分证明了多夹钳式拉形机能够对非矩形毛坯件夹持的可行性,拉形效果更好,可以为其他非规则曲面件拉形提供参考和借鉴,使拉形工艺在工业应用的领域得到进一步拓展,为新型拉形机的设计与开发奠定了基础。     

多目标质量的覆盖件成形工艺参数优化

覆盖件冲压是复杂的塑性变形过程,成形工艺参数较多,难以精确地建立工艺参数与成形质量之间的关系。选取优化合理的工艺参数匹配是保证无破裂、无起皱和板料厚度均匀分布等成形质量的关键。通过将压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径、摩擦因数作为自变量的条件下,以正交试验为设计方案,模拟轮包覆盖件成形,获得成形质量目标破裂、起皱、厚度最大变薄率的数据。通过层次分析法计算多质量目标的权重,利用灰色系统理论,分别计算成形质量对理想单目标值的关联系数和多目标函数的关联度,进一步计算获得各成形工艺参数的平均关联度,用优化的工艺参数进行有限元模拟验证,最终指导设计、试模,板料冲压结果表明成形的质量明显提高。     

橡皮成形的有限元模拟

应用非线性有限元分析软件MSC.Marc对侧压块凸弯边橡皮成形进行模拟,分析和预示起皱的原因,研究了侧压块对橡皮成形的影响,得出了侧压块设计的一些规律,为凸弯边橡皮成形侧压块的设计提供了有用的参数,同时也表明数值模拟的可行性与科学性。     

板料成形坯料形状与应变分布的快速精确预测

采用有限元逆算法和四边形单元开发了板料冲压成形与模具设计快速分析软件FastAMP。模拟了比较典型的L形盒冲压件的坯料形状和厚向应变,并分别与实验结果和商业软件AutoForm的计算结果进行了比较,说明FastAMP软件可以精确地预测冲压件的坯料形状和应变分布规律,而且计算速度很快。     

多点成形件检测中三维数据配准方法的研究

针对多点成形件成形误差检测中的三维数据配准问题，提出了一种用两步法将CAD模型数据和三维测量数据点全局配准的方法。利用遗传算法具有全局搜索能力的特点，以四元数法中的3个参量作为优化解空间，采用自适应控制优化参数的方法，达到CAD模型数据和三维测量数据点的全局粗配准。以粗配准的结果作为初始值，用ICP算法修正误差以达到精确配准。采用两步法配准克服了标准ICP算法难以解决的局部最小问题，本算法也可广泛应用于精密测量时测量结果的比较分析。以马鞍形曲面制品为例，给出了配准结果。