基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

一种改进的损伤断裂准则及其在板料成形中的应用

将Lemaitre损伤断裂准则中的单轴应力状态的线性损伤修正为多轴应力状态的非线性损伤,并以铝合金5052-O筒形件冲压实验为例,揭示了工件的等效应力、等效塑性应变和单位体积损伤值分布规律,分析了模拟和试验成形件深度和壁厚的相对误差,用于评估改进的Lemaitre损伤断裂准则在板料成形工艺中的适用性。结果表明:在使用了改进的Lemaitre损伤断裂准则的筒形件冲压模拟中,工件的等效应力和等效塑性应变的最大值都出现在圆板与凸模圆角接触的区域,且材料的单位体积损伤值达到1的区域发生了破裂。采用改进的Lemaitre损伤断裂准则预测得到的成形深度误差和壁厚最大误差分别仅为6.5%和9.2%。     

汽车用铝合金热变形行为与热冲压工艺研究

采用有限元软件ABAQUS对铝合金杯形件热冲压成形进行模拟。分析了杯形件热冲压过程中的温度、应力、应变、厚度分布特点以及冲压力变化规律。结果表明,通过铝合金杯形件热冲压成形实验,对成形后的杯形件进行厚度分析,表明有限元模拟是准确的。     

基于数值模拟的U形件热冲压工艺参数研究

保压结束后的温度分布对高强钢热冲压零件的组织性能至关重要。以U形件为例,建立热冲压有限元模型,通过基于数值模拟的正交实验讨论了热冲压工艺参数板料成形初始温度、冲压速度、保压时间、摩擦系数对保压结束后U形件最大温差的影响。结论指出:保压时间对保压结束后U形件最大温差的影响显著,延长保压时间可显著降低保压结束后U形件的最大温差;板料成形初始温度显著水平次之;冲压速度与摩擦系数影响较小。同时确定了优化工艺参数组合。在此基础上进行了U形件热冲压试验,模拟结果与试验结果基本吻合,U形件温度变化趋势基本一致,验证了数值模拟的正确性与可靠性。     

油箱盖板拉深成形的有限元分析及工艺参数优化

以油箱盖板为研究对象,利用Dynaform有限元软件模拟了油箱盖板的拉深成形过程,分析了板料拉深成形过程中的起皱与拉裂等缺陷,选取模具间隙、冲压速度以及压边力3种工艺参数进行正交试验及参数优化,通过正交试验的极差分析得出影响油箱盖板最大减薄率的主次顺序为:模具间隙、压边力、冲压速度.此外由方差分析可知模具间隙及压边力对最大减薄率的影响显著.模拟结果表明,油箱盖板拉深成形的最优工艺方案为:模具间隙1.5t,冲压速度3000 mm·s-1以及压边力60 kN,其零件的最大减薄率及最大增厚率分别为13.23％与11.12％.采用拉深模具对优化后的工艺方案进行实验验证,零件的最大减薄率及最大增厚率分别为14.87％与12.64％,模拟结果与实验结果比较吻合,且油箱盖板的成形质量较好.     

多圆弧覆盖件冲压回弹研究

针对DP钢板塑性成形的主要缺陷为同弹、破裂等,以典型高强度双相钢板DP600材料为研究对象,运用3参数Barlat-Lian屈服准则和非线性强化材料模型,对覆盖件面板进行冲压回弹成形模拟.通过将多圆弧半径、圆心角作为自变量,同弹角作为成形质量设计目标,遵循回弹前后各圆弧部分的长度相等原则,以正交试验为设计方案,模拟冲压成形.分析冲压回弹终态的冲压回弹角、残余等效应力和成形极限图,最终获得优化的圆角半径和圆心角参数组合,指导模具设计.结果表明,应用优化的模具实际冲压,板料成形质量明显提高.     

某轿车侧围内板冲压成形的数值模拟

对由激光拼焊板制成的整体侧围内板进行了基于Dynaform成形软件的冲压成形模拟及参数的优化,分析了零件在冲压成形过程中的金属流动及应力应变分布规律。根据冲压后的模拟结果,进行参数优化,通过改变压边力、改进等效拉深筋等措施,抑制了成形中焊缝的移动,消除了起皱、破裂等成形缺陷。实践证明,产品质量与数值模拟结果吻合良好。     

高强钢盒形件热冲压成形组织预测

根据热冲压成形的工艺特点,分析热冲压成形过程中的组织转变过程,并选择了热冲压成形的组织转变模型。利用ABAQUS后处理二次开发,预测高强钢热冲压盒形件中马氏体的体积分数。通过热冲压试验和数值模拟,研究了压边力对热冲压盒形件微观组织的影响规律,并由热冲压盒形件的金相分析进行验证,试验结果与模拟结果基本吻合,证明所选模型对预测热冲压成形件的组织可行,而且有效。     

冲压速度对高温合金卡圈成形的影响

为了研究冲压速度对高温合金卡圈在高温下冲压成形的影响,基于ABQUES/Explicit有限元软件对GH4169高温合金卡圈热冲压过程进行数值模拟,对比分析了不同冲压速度下卡圈残余应力、等效塑性应变和厚度的变化,并与试验数据进行对比,验证了冲压有限元模拟的准确性.结果 表明:在不同冲压速度下,卡圈的残余应力、应变以及厚...     

工业纯钛TA1板冷变形过程分析及回弹研究

钛变形时回弹较大,易制约成形件的精度。本文采用有限元数值模拟结合试验对TA1工业纯钛板进行V形件塑性变形及回弹研究。试验采用高速摄像系统进行钛板成形过程的图像采集,并利用三维激光测量技术对成形后零件进行回弹分析。最后,采用有限元分析和正交试验方法,研究了冲压速度、模具间隙、圆角半径和摩擦系数对纯钛TA1板塑性成形的综合影响。结果表明,工业纯钛板材变形过程中回弹值随圆角半径增大而增大,随模具间隙和摩擦系数的变化呈波动现象,随冲压速度增大先减小后增大。     

热冲压成形数值仿真及模具冷却系统参数研究

在热冲压成形过程中,为更进一步认识热冲压成形过程,提高零件冷却性能和模具自身冷却能力,数值模拟了高强钢板料的热冲压成形和淬火过程,并对模具冷却系统参数做了研究。运用ABAQUS建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型,数值模拟了22Mn B5高强钢板U型件的热冲压成形和淬火过程,并将数值仿真结果与试验结果对比,验证了数值仿真模型的有效性。通过正交试验设计和灰色关联分析,以成形件最高温度、成形件最大温差、模具最高温度为目标,对模具冷却系统中冷却水流速和管道孔几何参数进行了灰色关联分析。分析结果表明,对上述3个目标影响重要度依次是冷却管道孔径、冷却管到模具表面距离、管道间距、水流速度。     

某型飞机钛合金钣金件热冲压成形工艺参数优化

采用有限元法对某型飞机钛合金钣金件热冲压成形过程进行数值模拟,研究了成形温度、变形速度以及摩擦系数对成形零件壁厚分布的影响。通过正交试验方法建立了有限元模拟的正交试验组,采用极差分析法确定各因素的影响程度的主次关系,并得到最优的工艺参数水平组合。结果表明:成形温度对壁厚分布影响最大,最优工艺参数为成形温度为675℃、变形速度为1 mm·min~(-1)、摩擦系数为0.3。根据优化结果,对钛合金进行热冲压成形试验,实际成形效果与模拟结果较为吻合。     

高强度TRIP-SH钢在汽车前梁构件中回弹问题的研究

通过结构分析和CAE模拟对高强度TRIP-SH钢在汽车前梁构件中的回弹问题进行研究,利用在模具局部位置增加沟槽和零件局部位置设置工艺面来释放应力、改变应力状态以达到减小回弹的目的,零件的冲压成形试验证明模拟分析与试验结果相符.     

盒形件增量拉深成形数值模拟及工艺试验

为了探索板料增量拉深成形的特点和规律,设计了增量拉深成形轨迹,用Deform-3D模拟软件,对盒形件增量拉深过程进行了数值模拟,分析了凹模圆角半径和凸模进给速度对成形件质量的影响,获得了成形过程中的等效应力和等效应变;并设计了具有双向调节机构的增量拉深模,在Gleeble1500D热模拟试验机上进行了工艺试验验证.结果...     

基于正交试验的螺旋叶片冲压成形模拟优化研究

以ABAQUS/Explicit有限元软件为平台,以搅拌机螺旋叶片为研究对象,建立螺旋叶片冲压成形的三维有限元模型,并对叶片板冲压成形进行了数值模拟。依据成形仿真试验结果,用正交试验法对冲压模拟参数与冲压成形模拟精度之间的关系进行了分析和优化,为提高成形模拟精度提供了合理的依据。     

汽车B柱高强度钢热冲压工艺

采用数值模拟与试验相结合的方法,研究了汽车B柱22Mn B5高强度钢热冲压成形工艺。根据对B柱零件结构的分析,设计模具型面,并合理添加压料板。建立B柱热冲压有限元模型,设置板料加热温度、模具温度、压料板的压力、冲压速度、淬火保压压力等工艺参数,确定工艺参数方案。对B柱热冲压进行全过程数值模拟,得到了热冲压件的厚度、微观组织、硬度等性能分布情况,并与试验结果进行对比。热冲压件性能检测结果表明:零件的厚度分布较均匀,最大减薄率小于25%,平均硬度达到470 HV以上,平均抗拉强度达到1400 MPa以上,显微组织为均匀板条状马氏体。成形后的B柱各项性能均满足热冲压技术规范要求,表明了该B柱热冲压成形工艺的可靠性。     

高压气瓶翻板旋压收口成形机理的数值模拟研究

为深入研究高压气瓶翻板旋压收口成形机理,借助有限元分析软件Deform-3D,对翻板旋压收口成形过程进行了数值模拟研究。模拟分析结果表明:翻板与管坯接触区的金属受三向压应力作用,其塑性良好,在整个成形过程中,等效应力和等效应变速率变化基本一致,其规律是先增大后减小;等效应变基本沿轴向分层分布,且同一层圆周方向上的等效应变大小基本相等。3个旋压分力中,径向分力最大,切向分力稍大于轴向分力。气瓶增厚效果非常明显,最大壁厚值出现在瓶颈过渡处(此处内部易产生褶皱)。采用自行设计制造的610热旋压机进行了气瓶旋压收口试验,试验结果与模拟结果相吻合。     

利用Taguchi方法优化拼焊板方盒件成形性能

拼焊板方盒件成形工艺过程极其复杂并对制件的质量有重要影响,获得优化的成形工艺参数足改善制品质量的关键.CAE技术可以辅助优化工艺,但依靠设计者经验,而且经过反复试算确定的参数并不一定能满足设计要求.本文利用Taguchi方法设计了L16(43)实验矩阵,对拼焊板方盒件冲压成形过程中的最大成形深度和焊缝移动进行研究,分析工艺参数对拼焊板方盒件成形过程中成形深度和焊缝移动量的影响.结果表明:两种优化技术在拼焊板方盒件冲压成形过程中的应用都能提高其成形深度和减小焊缝移动,从而提高了制件的质量,为实际生产提供了有效的技术和方法.     

纵弧棱U型梁的冲压变形行为分析

针对高强钢纵弧棱U型梁类件的冲压成形问题,分析了纵弧棱U型梁成形件各个区域的冲压变形特点,再通过有限元分析总结了其成形过程的应力、应变分布情况和厚度变化规律,并结合模拟结果与物理试验探讨了该类零件在成形过程的减薄和增厚行为.验证结果表明:该梁类件的主要变形区为翼板区,且厚度从端部至中部逐渐减小;主要危险部位处于中部侧壁...     

镀层金属板冲压成形断裂失效的有限元模拟

镀层金属板在加工过程中,由于工艺参数、模具几何参数的影响,经常会出现裂纹,并最终导致板材的断裂。以双面电沉积镍的低碳钢板为研究对象,采用基于连续介质损伤有限元模拟以及冲压成形实验相结合的方法对镀层金属板在冲压过程中的失效问题进行了研究。结果表明:随着冲压深度的增加,杯形件中的等效塑性应变与损伤值均增加,当冲压深度达到10mm时,在杯形件冲头圆角处出现断裂现象。通过冲力冲程曲线与成形件形状的比较和损伤变量分布、等效塑性应变分布以及厚度减薄的分析发现,有限元模拟结果与冲压成形的试验结果符合得较好,证明了有限元模拟的正确性。