纵向拼焊板V形自由弯曲及回弹模拟研究

运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA和ETA-DYNAFORM对纵向拼焊板的V形自由弯曲及其回弹过程进行了模拟分析.重点就纵向拼焊板V形自由弯曲的成形特点和影响回弹的主要因素进行了研究,通过分析可知,对纵向拼焊板V形件自由弯曲回弹影响较大的参数为拼焊板的凹模跨度、材料性能和厚度比,而模具的圆角半径、摩擦系数的影响较小.     

拼焊板V形自由弯曲回弹控制影响因素分析

在平截面和平面弯曲等假设条件下,建立了可适用于纵向拼焊板V形小曲率自由弯曲回弹的解析预测模型。在自由弯曲卸载阶段,该模型引入了两母板间相互作用的弯矩,基于单一母板求解了拼焊板回弹后的弯曲角。利用解析模型分析了不同工艺参数对拼焊板V形自由弯曲力和回弹后弯曲角度的影响规律,确定了影响拼焊板V形自由弯曲力和卸载后回弹角的主要影响因素。     

U形弯曲模结构浅析

在弯曲成形方式中,U形弯曲是最常见的一种。在U形弯曲中最难解决的工艺问题是弯曲件的回弹。在弯曲工艺设计时,人们一般根据经验(经验公式计算或查表),粗略计算其回弹值(回弹角、回弹半径),在设计模具结构时考虑弥补。下面就以消除回弹为重点,对几种常用U形弯曲模结构进行分析,     

弯曲成形回弹研究进展

回弹是影响弯曲件成形质量的主要因素之一,是弯曲模具和弯曲工艺设计要考虑的关键问题之一。如果不充分了解弯曲回弹规律,要想获得预期精度的弯曲件,需要反复试模、修模,优化模具尺寸,或者在成形结束后还要对弯曲件进行校形,这样将会导致生产周期的延长,生产成本的提高。本文综述了前人对弯曲回弹问题的研究工作和研究成果,简述了弯曲回弹控制的方法,最后基于目前的研究现状,提出了弯曲成形回弹研究有待于进一步解决的问题。     

拼焊板V形自由弯曲精确回弹控制技术研究

在平截面和平面弯曲等假设条件下,建立拼焊板V形可适于小曲率自由弯曲回弹的解析预测模型,所建立的回弹预测模型将成形过程分段研究,即区分为贴模阶段和未贴模阶段。分别根据贴模态和未贴模态拼焊板弯矩分布特点,构建两种状态下的曲率分布方程。在自由弯曲卸载分析阶段,引入两母板间相互作用的弯矩,同时考虑弹性模量随塑性变形变化的影响,基于单一母板求解拼焊板母板回弹后的弯曲角。基于2D单应矩阵变换法实现拼焊板回弹后端面弯曲角的在线测量。针对板料中材料参数的波动性问题,基于正交表构建最佳行程预测的神经网络模型的训练样本。根据软硬件接口基于LabVIEW软件平台开发可在线学习的拼焊板V形自由弯曲回弹控制系统软件。设定目标回弹后弯曲角分别为140°和100°时,跟踪在线成形试验结果,成形第5周期最大点误差可分别达到1.42%和2.01%。     

冰箱竖梁双角“П”形件弯曲回弹规律研究

为了提高生产率,降低成本,某型号冰箱竖梁改进了原来的工艺,采用了整体式的结构。该整体式的竖梁在进行双角"П"形件弯曲成形时,由于残余应力的释放,卸载后角部角度会回复,同时侧壁会卷曲,影响产品的精度。从数值模拟、实验研究两个方面对工艺难度较大的"П"形弯曲回弹规律进行探讨,确定影响回弹的诸多因素,并将影响回弹的因素与回弹量的关系进行量化分析,提出了一些减小回弹的方法,并将此研究结果用于生产的过程控制和零件质量控制。     

帽形件弯曲及其弹复影响因素的定量解析

根据板材弯曲理论,在平面变形假设的前提下,考虑材料的硬化、各向异性及弹性变形,建立帽形件弯曲理论分析模型,对宽板帽形件弯曲进行理论分析。分析帽形件弯曲中反弯曲现象,建立凹模圆角处是否出现反弯曲的判断公式,在考虑反弯曲的情况下,得出弯曲力的计算公式,且推导出帽形件弯曲的弯距、弯曲行程和回弹角的计算公式,并对影响板材回弹和弯曲力的因素进行理论分析,得出对弯曲力和回弹影响较大的因素,压边力F、摩擦因数μ和板材厚度δ。为智能化控制选择对回弹影响较大且易于控制的物理量提供了选择对象。理论计算与试验结果进行比较,理论结果和试验结果趋势相同,可以作为研究弯曲问题及神经网络识别模型的输入层和输出层设计的理论依据,为开展帽形件弯曲智能化技术的研究奠定一定的理论基础。     

拼焊宽板V形自由弯曲回弹预测及试验验证

在平截面和平面弯曲等一系列假设条件下,建立拼焊宽板V形自由弯曲回弹的解析预测模型,所建立的回弹预测模型考虑差厚拼焊板截面几何的非对称性,确定差厚拼焊板在指数硬化规律下的应力中性层的位置。在自由弯曲卸载分析阶段,引入两母板间相互作用弯矩,基于单一母板求解拼焊板母板回弹后的弯曲角。采用Fortran语言编制计算程序,应用增量数值方法求解差厚拼焊宽板V形自由弯曲模型中行程与弯曲角和回弹后弯曲角的非线性隐式关系。将V形自由弯曲模具装至改造后的拉伸试验机的活动横梁上,在不同的凸模行程下,分别对两种料厚比(0.8/1和2.5/2)拼焊板进行V形自由弯曲试验,试验结果与拼焊板V形自由弯曲预测模型的计算结果较吻合,为拼焊板V形弯曲回弹实时控制技术研究奠定理论和试验基础。     

基于有限元模拟的拉形辅助的渐进成形回弹研究

利用有限元模拟和试验相结合的方法,研究了拉形辅助的渐进成形回弹问题。以回弹角为主要指标,研究了不同的工艺参数对拉形辅助渐进成形的成形精度的影响。分析了成形角度、拉形高度、进给量、进刀方式对拉形辅助的渐进成形回弹量的影响规律,并且通过正交试验法,分析了拉形辅助的渐进成形回弹影响因素。     

高强钢拼焊板V形模压弯曲回弹数值预测

基于ABAQUS有限元软件的UMAT和VUMAT接口,利用径向回退映射算法开发变模量的各向同性强化、线性随动强化和非线性随动强化的本构模型,耦合Aitken算法提高了非线性随动强化模型的收敛速度。利用耦合变模量的三种强化准则的模型,基于显式计算成形隐式计算回弹算法,在不同模压力和不同凸模圆角半径下对高强钢拼焊板V形模具弯曲的回弹进行预测,通过试验验证耦合应力相关变模量的非线性随动强化模型的回弹预测精度较高,最大预测误差为2.2%。应用此模型在不同凸模圆角半径和不同模压力下对高强钢拼焊板V形模具弯曲回弹后模量场和卸载后弯曲角进行预测与分析,拼焊板厚侧母板模量变化区较薄侧母板变化区域大,并在凸模圆角与直边过渡段上方出现反弯区。卸载后弯曲角随凸模圆角半径增大而增大,随着模压力的增大而减小。验证通过施加不同模压力可提高高强钢拼焊板V形模具弯曲工艺柔性的正确性,为进一步研究高强钢拼焊板V形模具弯曲自适应成形奠定基础。     

考虑弯曲回弹的拉弯模外形设计方法

拉弯是型材弯曲成形的重要方法,可以有效减少回弹、提高成形精度,在飞机、汽车弯曲件成形中得到广泛应用。采用弯曲回弹理论分析,结合拉弯零件数字化模型,修正拉弯模模具轮廓;采用圆弧样条表示模具轮廓,给出了拉弯模合理外形的计算方法。在理论分析基础上,通过有限元分析方法计算拉弯型材的回弹量,评估拉弯模型面的回弹修正量及拉弯件校形余量的减少情况。为提高汽车和飞机拉弯件的质量和促进工装的数字化设计提供了合理有效的方法。     

平面变形回弹迭代补偿的收敛准则及应用

针对板材平面变形过程中的回弹问题,基于迭代法建立了迭代补偿机制,给出了迭代参量收敛性的判定准则。对于简单应力状态下平板单向拉伸和双向拉伸的弹塑性变形过程,证明了参量轴向长度对迭代补偿机制具有收敛性。对于宽板V形自由弯曲工艺,通过理论和实验验证了弯曲曲率和弯曲角的收敛性。进而,将迭代补偿机制应用于宽板自由弯曲工艺的回弹控制,对曲率和弯曲角分别进行了迭代补偿实验,结果表明,根据每次试验的回弹量,迭代补偿机制可以预测下一次补偿值,使弯曲工艺经过2～3次迭代,就获得了误差小于0.1%的目标曲率和误差小于0.5%的目标弯曲角,收敛速度很快。而且,对于同一材料的同一成形工艺,每次的补偿量只取决于回弹前后的迭代参量差值。     

铝型材多点三维拉压复合弯曲成形工艺

轻量化薄壁型材三维弯曲结构件是高端装备制造业中一种难成形加工的关键零部件。针对此类制件的高精度、低成本的成形需求,提出一种拉弯-压弯相结合的铝合金型材三维弯曲成形工艺,设计多点联动的拉压复合成形单元体结构,通过水平方向由夹钳带动拉弯,垂直方向由各单元体上液压执行机构压弯,实现"W"形三维弯曲零件的成形,并研制成形装备样机。建立分析成形过程及回弹预测的数值仿真模型,通过试验对模型的有效性进行验证,仿真结果与试验结果回弹变形一致,回弹预测最大误差小于15%。此外,研究拉力对矩形截面型材拉压复合成形件回弹变形的影响规律,预拉伸力较补拉伸力对成形件的回弹减小趋势更为明显,当预拉伸力从零达到临界塑性应力Aσ_s时,总回弹减少了26.81%,为保证成形件不发生截面畸变和破裂等成形缺陷,确定了预拉伸力为Aσ_s、补拉伸力为0.3Aσ_s的最优工艺参数。所提出的多点三维拉压复合弯曲成形工艺解决了W形一类型材传统三维拉弯无法实现的多向曲率半径复杂弯曲成形的技术难题,为实现镜面对称结构件的成对一次成形提供了一种新方法。     

基于弧形顶板模具结构的拼焊板回弹控制研究

运用弧形顶板模具结构回弹控制的原理对无凸缘U形件激光拼焊板弯曲回弹控制进行研究。考察补偿角、顶板力、凸模圆角半径及凸凹模间隙对激光拼焊板弯曲回弹的影响规律,与光板进行对比。试验表明,弧形顶板模具结构能有效控制激光拼焊板的回弹。     

弯曲制件回弹的控制

弯曲回弹是弯曲成形时常见的现象,也是弯曲件生产中不易解决的问题,回弹往往会影响制件的形状和尺寸精度,造成工作量和次品的增加。根据回弹的表现形式和影响因素,可从弯曲件的结构设计、生产工艺及模具结构等方面采取相应措施,减小回弹现象。     

基于试验设计和灰色关联度的橡皮囊成形回弹影响因素显著性分析

橡皮囊成形是飞机钣金零件的一种重要成形工艺方法,回弹问题是橡皮囊成形的难点,对其影响因素进行显著性分析可有效控制回弹。基于橡皮囊成形有限元数值模拟,将正交试验设计方法与灰色关联度相结合用于分析橡皮囊成形回弹影响因素的显著性,以某实际长直U形件为例分析压力、最大充液速率、最大节点速度、保压时间、弯曲半径、板料厚度以及轧制方向等因素对回弹的影响程度,结果表明,模具圆角半径、压力、板料厚度、保压时间是橡皮囊成形回弹的主要影响因素,而最大充液速度、最大节点速度、轧制方向对回弹的影响较小。分析结果与工艺试验结果相吻合,从而验证了该方法的有效性。     

基于BP神经网络的W形微弯曲回弹预测

能准确预测并有效控制微弯曲回弹对于提高其尺寸精度和成形质量具有重要意义。首次以W形微弯曲成形为研究对象,开展基于BP神经网络的微弯曲回弹预测研究。首先采用基于I优化准则的试验设计方法对影响成形精度的4个因素进行了试验,得到56组数据。再分别利用40组、8组、8组数据对神经网络进行了训练、验证和预测。结果表明,BP神经网络能快速预测回弹量,且预测精度满足实际工程要求,可为W形微弯曲成形尺寸精度的控制提供参考。     

冲压模具设计之预防弯曲件回弹措施

弯曲成形的应用非常广泛,在冲压生产中占有很大的比重,如汽车内外门板、引擎盖板、计算机主机箱等,这些零部件的成形都离不开弯曲成形工艺。弯曲变形和任何一种塑性变形一样,在外力作用下毛坯产生变形,由塑性变形和弹性变形两部分组成。当力去除后,毛坯的塑性变形保留下来,而弹性变形会完全消失,其形状和尺寸都会发生与加载外力时变形方向相反的变化,这种现象被称为弯曲回弹。弯曲回弹会使弯曲件的形状和尺寸发生变化,影响弯曲件的精度。与其他变形工序相比,弯曲过程的回弹现象是一个不能忽视的重要问题,本文从影响弯曲件回弹的因素、回弹值的确定以及预防回弹措施等方面进行分析。     

工艺参数对薄壁数控弯管成形质量影响的实验研究

实验研究了工艺参数对薄壁管数控弯曲成形中起皱、拉裂、回弹和截面畸变等的影响规律。推导及验证了合理芯棒伸出量的计算公式,分析了芯棒伸出量影响管件起皱和拉裂的主要原因;同时研究了弯曲中心角对回弹角和截面畸变的影响,得到了弯曲中心角与回弹角呈线性关系的结论。研究工作对于数值模拟和实际生产具有借鉴意义和参考价值。     

压延件的回弹

弯曲件的回弹在冲压工作中是影响冲件精度的重要因素。而对压延件在玉延成形后是否也存在回弹呢?实践证明对某些冲件也是存在的。如图1所示冲件,在压延模(图2)上压延时,成形后冲件的凸缘部分不是平直的,而形成了一个4°的回弹角(图3)。为了克服这一回弹现象,试模后我们在凹模上加工出一个4°的斜角(图