汽车发动机罩外板拉深成形的数值模拟

以板料成形的弹塑性理论和Dynaform软件为基础,对一汽大众宝来A5发动机罩外板的拉深过程进行了研究.采用正交实验法对外板零件的拉深工艺参数和模面结构参数进行了设计,研究了压边力、冲压速度、拉深筋高度和凸凹模间隙对外板零件起皱与破裂的影响规律.结果表明,压边力及冲压速度对外板零件的局部最小厚度影响均较大,凸凹模间隙及拉深筋高度对局部最小厚度的影响却较小.具体表现为:压边力越大,外板件的局部最小厚度越小;冲压速度越快,局部最小厚度越小.分析了起皱和破裂产生的原因,提出了相应的拉深质量解决方案.将此工艺方案应用于实际的工艺设计和试模生产中,成形过程与数值模拟实验结果吻合良好.     

基于计算机辅助实验的铝合金发动机罩外板成形工艺参数优化

铝合金覆盖件冲压成形遇到的常见质量问题是起皱、破裂和回弹。利用计算机辅助实验(CAT)技术研究工艺参数和板坯形状对某汽车发动机罩外板成形质量的影响,找出满足质量评价指标要求的最优工艺水平组合。结果表明:实验方案中所有工艺水平组合均能很好地控制制件的起皱和破裂;一个板厚的凸凹模间隙有利于改善制件的贴膜性;采用矩形板坯可降低制件局部的最大减薄率和削弱其切边后的回弹;压边力和拉深筋高度对定量评价指标的影响不显著,但适当提高压边力和增加拉深筋高度可在一定程度上减小制件的回弹量。在压边力300 kN、凸凹模间隙0.8 mm、拉深筋高度14 mm、矩形板坯(虚拟)拉深速度3000 mm·s-1条件下,能够获得满足质量评价指标要求的发动机罩外板制件。     

基于正交试验的座椅撑板冲压成形回弹研究及优化

以某汽车座椅撑板为研究对象,采用Autoform有限元软件建立拉延过程有限元模型,对其成形和回弹进行分析。针对拉延成形过程中回弹量过大的缺陷,设计正交试验,选取压边力、摩擦系数、冲压速度和凸凹模间隙4个重要工艺参数作为因素,研究工艺参数对回弹量的影响规律,得到最优的工艺参数组合为:压边力250 k N,摩擦系数0.08,凸凹模间隙1.2 mm,冲压速度4000 mm·s~(-1)。采用优化参数组合进行试模,试验结果与数值模拟结果吻合较好,工件成形效果完全符合设计要求。     

汽车前地板单动拉延成形工艺分析与数值模拟

以某型号微型面包车的前地板拉延成形过程为例,对材料特性进行分析,并建立数学建模后,进行冲压模拟分析。选取冲压成形工艺参数中的压边力、凸凹模间隙和拉延筋高度3个因数进行正交试验分析,以坯料的局部最小厚度为优化目标值,以防止产生拉裂现象。冲压数值模拟分析表明,压边力最显著,拉延筋高度为其次,凸凹模间隙为最次。为保证前地板冲压成形的均匀性,最佳工艺参数为压边力950 k N、凸凹模间隙0.84 mm、拉延筋高度6 mm,并对前地板零件进行验证。验证结果表明,成形表面较为光顺,且无裂纹,虽在曲率变化较大的区域有少量褶皱外,但冲压质量完全符合前地板设计要求。     

基于响应面法的汽车后轮罩工艺参数优化

以某汽车后轮罩作为研究对象,采用响应面法对冲压工艺参数进行优化。选取压边力、拉延筋阻力系数、摩擦因数、凸凹模间隙为工艺参数变量,优化目标为拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量。采用Box-Behnken法设计响应曲面试验,建立工艺参数与拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量之间的响应面模型;通过响应面模型优化得到的压边力为350 kN、拉延筋阻力系数为0.40、摩擦因数为0.13、凸凹模间隙为0.6 mm。采用经过优化的参数组合模拟得到的拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量的误差分别为0.5%和0.2%,可用于替代有限元模型进行计算。根据最优工艺参数组合指导模面回弹补偿并进行试生产,可以生产出满足质量要求的汽车后轮罩。     

基于DYNAFORM的汽车前防撞梁支撑板的拉延模具设计

汽车覆盖件是以冲压件为主的零件,而作为生产冲压件的冲压模具的设计,与汽车覆盖件的成形质量息息相关。利用DYNAFORM仿真软件对某汽车防撞梁支撑板进行了拉延仿真,并依据仿真结果对其冲压速度、拉延筋布置方案、压边力、凸凹模间隙等参数进行选取和设计。通过分析厚度变化云图,采用厚度差来评价成形结果,确定了具有较好成形效果的参数组合。仿真结果表明:在确定了拉延模具采用等效实体拉延筋的设置后,压边力为360 k N、冲压速度为4000 mm·s-1、凸凹模间隙为0.66 mm时,可获得最好的成形效果。本设计及其仿真结果为其他类型的汽车防撞梁支撑板拉延模具设计提供了有效参考。     

汽车座椅外侧板单动拉延成形工艺分析及优化

以某型号汽车座椅外侧板为例,采用Auto Form软件对座椅外侧板拉延成形过程进行模拟分析,并根据分析结果预测出拉延过程中的拉裂风险。通过调整零件的圆角半径和修改局部结构,消除了开裂风险,降低了最大减薄率。为取得更好的成形效果,选取压边力、摩擦系数、冲压速度、凸凹模间隙4个重要成形工艺参数进行正交试验及参数优化,得出最优工艺方案为:压边力250 k N、摩擦系数0.13、冲压速度1000 mm·s-1和凸凹模间隙2.42 mm,最终零件的最大减薄率为24.33%,最大增厚率为6.54%。采用优化后方案进行实际拉深试模,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致,工件质量完全符合设计要求。     

基于CAE和灰色关联的汽车前门外板冲压成形工艺参数多目标优化

以某车型前门外板为例,根据AutoForm初步数值模拟结果,将成形最大减薄率和修边后最大回弹量作为优化目标,以拉延R角半径、拉延筋阻力、摩擦系数、压边力、冲压速度为自变量,设计5因素4水平的正交试验。采用灰色关联分析法,对正交试验数据进行处理,计算各工艺参数对目标函数的关联系数和关联度,得到多目标优化的最优工艺参数组合:拉延R角半径为27 mm、拉延筋阻力为175 N·mm~(-1)、摩擦系数为0.13、压边力为1450 kN、冲压速度为2500 m·s~(-1)。使用优化过后的成形工艺参数在AutoForm中进行再次模拟,结果显示成形最大减薄率和修边后最大回弹量都得到合理控制。将优化后的工艺参数用于指导工艺设计和模面回弹补偿,然后进行模具结构设计、制造和试模,实际结果表明,前门外板冲压成形质量合格。     

拉延筋、压边力对冲压件成形性能的影响研究

冲压成形中合理的拉延筋、压边力是减少起皱、拉裂、回弹、拉深不足等的有效措施。以某车型汽车A柱加强板为对象,应用冲压仿真软件Dynaform,研究拉延筋、压边力对冲压件成形质量的影响,详细分析了模面有拉延筋、无拉延筋和不同压边力条件下工件的Z向最大回弹量、最大材料流入量、最大减薄量、最大增厚量和成形极限。分析结果表明:使用拉延筋后,工件的回弹缺陷得到控制,工件的最大增厚率下降,减小了起皱缺陷;压边力对工件成形质量有较大影响,压边力太大工件会出现破裂缺陷,压边力为100 k N是A柱下加强板最优的工艺参数。冲压试验结果与模拟结果吻合较好。     

基于Autoform的汽车天窗加强环成形模拟及工艺优化

以某型号汽车天窗加强环为研究对象,通过对其结构进行分析,初步设计冲压工艺为拉延→修边、冲孔→修边、冲孔→翻边,初选压边力、摩擦系数、拉延筋阻力系数、工艺补充等参数,并利用Autoform进行数值模拟。根据模拟结果中所出现的起皱、减薄、开裂等缺陷,并结合产品结构,调整压边力、摩擦系数以及拉延工艺以得到符合实际生产的工艺参数、冲压工艺。最终确定的工艺参数为:压边力为2400 kN、凸凹模间隙为1.2 mm、摩擦系数为0.15;冲压工艺为:拉延→修边、冲孔→修边、冲孔→翻遍、整形→冲孔。根据确定的工艺参数进行成形实验,得到了合格的零件,有效地降低了模具的设计成本。     

基于响应面模型和遗传算法的汽车发罩外板冲压工艺参数多目标优化

以汽车发罩外板为例,将压边力、冲压速度、凹模与板料间摩擦系数和凸模与板料间摩擦系数作为工艺参数变量,以拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量为优化目标,应用中心复合试验设计(CCD)及有限元模拟获取样本数据。由试验数据建立二阶响应面模型,结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现多目标优化,得到优化的工艺参数组合为:压边力为1145kN,冲压速度为3480mm·s~(-1),凹模与板料摩擦系数为0.106,凸模与板料摩擦系数为0.13。基于优化的工艺参数指导模面回弹补偿分析并试模,研究结果表明,发罩外板实际冲压成形质量较好。     

Enhancing formability in hydromechanical deep drawing process adding a shallow drawbead to the blank holder

In this paper, a new method was proposed in order to enhance the limiting drawing ratio (LDR) of AA5754-O in the hydromechanical deep drawing process (HDD). In the proposed method, a shallow drawbead was added to the blank holder to increase LDR so as to provide strain hardening of a large region on the flange of the sheet material in addition to pre-bulging process which affects particularly only the initial stage but not the later ongoing process. So the LDR of the AA5754-O was increased from 2.65 to 2.787 by enlarging the region of strain hardening in the flange and partially reducing wrinkling tendency due to occurred tensile stresses using the convenient pressure and blank holder force profiles. The importance levels and their convenient values for height of drawbead, pre-bulge height and pressure, surface roughness of the punch were determined with analysis of variance (ANOVA) is a statistical method. ANOVA analysis illustrated that adding a shallow drawbead to the blank holder is the most effective factor between the investigated factors for the HDD process. While the effects of the pre-bulging pressure and pre-bulging height were determined as quite small, the surface roughness of the punch was found unimportant compared to the effect of the shallow drawbead. The highest LDR value was obtained with 1 mm drawbead height, 5 mm pre-bulging height, 10 MPa pre-bulging pressure and 2.8 μm surface roughness of the punch.     

顶端板拉深回弹控制与影响因素分析

针对某轨道客车顶端板拉深成形存在的缺陷,运用塑性力学理论进行应力分析,提出优化补充造型和翼边反向拉深的控制方法,并运用数值模拟分析不同因素对板料拉深回弹和翘曲的影响规律。结果表明,进行板料工艺补充、增加翼边拉深工序能有效地减小端壁翘曲和拱顶外张。增大板料大曲率半径段外扩量、增大压边力和减小凹模圆角半径能有效减小端壁翘曲回弹量。控制翼边顶料板圆角半径在R4~R8mm,凸、凹模间隙在1.6~2mm,翼边压边力小于3000kN都能有效地控制板料拉深回弹。     

Influence of variables in deep drawing of AA 6061 sheet

Deep drawing is one of the most important processes for forming sheet metal parts.It is widely used for mass production of cup shapes in automobile,aerospace and packaging industries.Cup drawing,besides its importance as forming process,also serves as a basic test for the sheet metal formability.The effect of equipment and tooling parameters results in complex deformation mechanism.Existence of thickness variation in the formed part may cause stress concentration and may lead to acceleration of damage.Using TAGUCHI's signal-to-noise ratio,it is determined that the die shoulder radius has major influence followed by blank holder force and punch nose radius on the thickness distribution of the deep drawn cup of AA 6061 sheet.The optimum levels of the above three factors,for the most even wall thickness distribution,are found to be punch nose radius of 3 mm,die shoulder radius of 8 mm and blank holder force of 4 kN.     

基于BP神经网络的条带刚凸特征回弹预测

为了研究核燃料组件格架的条带刚凸特征的回弹量与压边力、冲压速度、凸凹模间隙、摩擦系数等冲压工艺参数之间的关系,首先,获取包含50个GA拉丁超立方抽样的数据点以及10个随机抽样的数据点的数据集,前者作为训练集、后者作为测试集。将前者输入到BP神经网络进行训练,后者验证训练模型的精度。最后,通过响应面图研究各因素之间的交互作用以及各因素的敏感程度。结果表明:BP神经网络能够有效预测刚凸回弹量与冲压工艺参数之间的关系,相对于其他因素,压边力对回弹量的影响特别明显,冲压速度对回弹量的影响不明显,但与凸凹模间隙和摩擦系数有明显的交互作用。     

带液压装置拉深模设计

在液压—机械拉深模具及工艺试验和分析的基础上,找出其存在的问题,即拉深初期产生不利于拉深的正胀形,拉深过程中凸模与板料间产生不利于拉深的润滑,压边间隙不固定,并对模具及工艺进行成功改进,利用改进的模具及工艺,试验获得了拉深比高达2.63的筒形件,为液压拉深的推广应用提供有益的指导。     

基于智能优化的汽车内板件回弹控制

针对汽车内板件冲压回弹缺陷,基于eta/DYNAFORM软件对不同工艺参数下汽车内板件的拉深成形过程进行数值模拟,采用正交实验设计方法分析压边力和多处拉深阻力等工艺参数对成形回弹量的影响;基于人工神经网络技术,建立板料拉深成形各工艺参数和成形回弹量之间的网络关系;并基于遗传算法对各工艺参数进行优化设计。实验表明,数值模拟、神经网络模型和遗传算法优化可靠,从而为实际生产提供了理论依据。