高强钢板热力耦合冲压成形数值模拟

以热冲压成形中常用的简单工件U型件为研究对象,采用有限元分析软件进行数值模拟,通过建立U型件热力耦合冲压成形有限元模型,研究改变板料初始成形温度、成形速度和保压时间等对板料成形性能的影响机理。探讨热冲压成形过程中协同控制板料初始成形温度、成形速度和保压时间等关键工艺参数的变化,确定优化方案,得到符合生产实际需求的工件。     

基于DYNAFORM的22MnB5钢热成形工艺数值模拟研究

利用有限元分析软件ETA/DYNAFORM对22Mn B5材料的U形件进行热成形模拟研究。在影响U形件热成形性能的各参数中,主要研究了板料初始温度和摩擦系数:板料初始温度水平为800℃、850℃、900℃、950℃四种;摩擦系数水平为0.1、0.125、0.15、0.2四种。对比FLD(Forming Limit Diagram)成形极限图,结果表明,在板料初始温度为900℃、摩擦系数为0.125时,U形件的成形性能最好。对比冷、热成形工艺,热成形后INSUFFICIENT STRETCH区域比冷成形后的小,因此热成形工艺成形的U形件成形性能更好。     

22MnB5钢制轿车后桥横梁热冲压成形的有限元模拟

通过Deform有限元分析软件对3.8mm厚22MnB5钢制轿车后桥横梁的热冲压成形过程进行了模拟,分析了合模保压过程中板料的温度变化;对22MnB5钢制后桥横梁进行了热冲压成形试验,测试了热冲压过程中板料的温度变化,并与有限元模拟结果进行了对比分析,研究了成形后横梁的显微组织和硬度。结果表明:在热冲压成形过程中,合模保压后板料温度快速下降,冷却速率达到30℃·s-1以上,可实现22MnB5钢的淬火强化;试验测得热冲压成形过程中板料的温度变化曲线与模拟曲线一致,相对误差在10%以内,模拟结果较准确;热冲压成形件的最终显微组织为板条马氏体,显微硬度达到480HV以上。     

高强钢板U形件热冲压技术及有限元分析

高强钢板热冲压技术是解决其冷冲压缺陷的新型加工技术.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合分析方法得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律,并研究板料和模具的初始温度对热冲压后制件的温度及应力分布规律的影响.结果表明,U形件压边区域、圆角处温度下降较慢,中心区域和两侧壁温度下降很快;两侧壁和圆角处减薄较大;凸模圆角处应力最大,压边区域和底部中心区域应力值最小;模具初始温度不变,板料初始温度增加,冲压结束时制件的最低温度、应变最大值随之增加,厚度最小值、应力最大值随之减小;板料初始温度不变,模具初始温度增加,冲压结束时制件的最低温度、应变最大值随之增加,厚度最小值、应力最大值随之减小.     

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。     

中厚高强度钢板热冲压冷却速率的研究

对中厚高强度钢板U形件进行创新型研究,通过对两种不同冷却系统的热冲压模具所得到的U形件进行冷却速率研究,发现带水浴池冷却系统模具得到的U形件平均冷却速率显著大于带冷却管道冷却系统模具得到的U形件的平均冷却速率、且U形件温差较小,很好地解决了中厚板料在热成形过程中因板料厚度大而平均冷却速率减小、板料淬火不均匀温差大影响热冲压件力学性能等问题,同时大大缩短了淬火时间,提高生产效率。     

基于仿真和试验的U形件热冲压模具冷却系统的验证

以22MnB5热成形钢为材料,基于类B柱零件U形件,研究热冲压模具冷却系统设计制造、工艺试验以及性能验证。基于传统经验公式,计算得到冷却水道尺寸以及相对位置等重要设计参数,并制造出热冲压模具;建立共轭传热仿真模型,实现U形件在设计模具内保压淬火过程的数值模拟,保压10 s后模具表面和成形件表面最高温度出现在侧壁,最高温度为388 K。利用开发的热冲压模具,开展U形件冷冲压后保压淬火试验,用热电偶记录的模具表面3个测量点温度分布情况与模拟结果吻合良好,用红外测温仪记录的不同保压时间下成形件表面温度变化情况与模拟结果吻合良好,验证了仿真模型的准确性。通过在成形件上截取拉伸试样进行力学性能测试验证冷却系统工作性能,基于传统经验设计方案的试样的抗拉强度达到1 504 MPa;微观分析结果显示在模具内保压淬火后成形件的金相组织为大量马氏体和极少量贝氏体的混合组织,说明冷却系统性能良好。     

22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验

考虑材料的热物理性能参数、力学性能与温度的关系,利用ABAQUS软件建立了22MnB5超高强钢热冲压过程的热力耦合有限元模型,选用合适的热冲压工艺参数进行数值分析,得到了坯料热冲压成形的应力应变分布,并以板料初始温度为变量,研究不同初始温度对零件厚度分布、回弹及冷却速率的影响。进行了板料初始温度为900℃的22MnB5超高强钢热冲压试验,零件厚度分布及回弹量与模拟结果基本吻合,各区域淬火组织均为板条状马氏体,由于零件底部的淬火冷却速率较大,马氏体组织更加均匀细小。     

虚拟加工技术在汽车冲压件工艺中的应用

阐述了虚拟加工技术在汽车冲压件板料成形过程中进行有限元分析的一般过程与步骤及基本方法,应用该技术并结合某型号汽车上的某些较典型的拉延件的初始模具冲压工艺方案对冲压件板料仿真成形进行分析,预测了初始模具冲压工艺方案可能产生的冲压缺陷,提出了冲压工艺方案的改进措施,表明了虚拟加工技术为汽车复杂冲压零件成形分析与模具设计制造提供了一种十分有效的先进手段。     

虚拟加工技术在汽车冲压件工艺中的应用

阐述了虚拟加工技术在汽车冲压件板料成形过程中进行有限元分析的一般过程与步骤及基本方法，应用该技术并结合某型号汽车上的某些较典型的拉延件的初始模具冲压工艺方案对冲压件板料仿真成形进行分析，预测了初始模具冲压工艺方案可能产生的冲压缺陷，提出了冲压工艺方案的改进措施，表明了虚拟加工技术为汽车复杂冲压零件成形分析与模具设计制造提供了一种十分有效的先进手段。     

喷雾式水道热冲压成形模具设计研究

热冲压零件已在汽车制造领域广泛应用,热冲压成形技术也有了较为成熟的发展。热成形模具的水道冷却效果是提高热成形零件生产效率和节约生产成本的关键因素。提出了一种喷雾式水道的冷却方式,可以通过直接冷却的方式快速高效地降低板料温度,缩短热成形工艺的保压时间。该研究阐明了喷雾式水道的结构及工作原理,并通过试验的方式验证了设计效果。结果表明,该研究提出的设计方法解决了厚板热成形模具保压时间长、生产效率低的难题,使生产效率提高了60%以上,大大缩短了保压时间,节约了生产成本。     

弯梁冲压成形极限和壁厚分布研究

板料冲压成形过程出现的起皱、破裂等缺陷影响产品品质。利用有限元软件对城市轨道车辆上弯梁零件的成形进行了模拟分析,研究了摩擦系数、冲压速度对成形极限和壁厚变化的影响,为预测和控制该类零件的冲压成形品质提供指导。     

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。     

材料参数对汽车覆盖件冲压成形性能影响的数值模拟

使用基于动力显示算法的板料成形非线性有限元分析软件eta/DYANFORM对一个典型的汽车覆盖件零件冲压成形过程进行了数值模拟,从大量的计算结果中,研究三个重要的材料力学性能参数即屈服强度σs、应变强化指数n和厚向异性系数r对最终零件冲压成形性能的影响。在分析软件的后处理器中观察板料的厚度变化、总拉深力、板料的最大变形位移和沿冲压方向的最大应力,并作出了相应的曲线,最后根据所作曲线的变化得到了材料性能参数影响板料冲压成形性能的有关结论。     

板材初始温度对22MnB5钢热冲压成形过程中细观损伤影响的数值研究

基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)细观损伤模型,建立三维U形件的热冲压成形有限元模型,研究在不同的加工环境温度下,22MnB5钢板材在热冲压成形过程中的形变和细观损伤演化行为,以及不同高温下板材热冲压成形后的损伤分布和等效塑性应变分布。结果表明,升高板材的初始温度,凸模的支反力会有所减小,但板材的细观损伤会明显增大。     

板料成形仿真中冲模速度的确定方法

从板料变形和能量角度研究汽车薄壳类板料深冲压成形的计算机仿真情况,以及冲模速度对计算时间、板料变形的影响,提出以板料动能占总能量的比值及板料减薄率的变化量为参考确定冲模速度的方法,这种确定方法可避免由惯性效应引起的网格畸变,同时还能极大地缩短汽车薄壳类板料深冲压成形仿真计算时间。对于宝钢ST16材料的深冲压成形仿真,在确保板料动能占总能量的比值小于19%,板料减薄率的变化量的相对误差小于3%时,尽可能提高冲模速度会极大地缩短仿真时间,同时可获得满足工程精度要求的仿真结果。将冲模速度的确定方法应用到某新车型油箱的深冲压成形仿真中,取得了良好的效果。     

装载机覆盖件热冲压成形传热与淬火冷却速度研究

回弹和变形是影响高强度装载机覆盖件冲压成形形状精度的主要因素,通过22MnB5合金板热冲压成形实验,考察了热冲压成形的传热特征,推导出的热冲压成形传热数学模型的基本方程,提出热冲压成形模具冷却系统设计相关技术问题.研究表明,当冷却速度达到或超过临界冷却速度,才能使奥氏体直接转变为均匀马氏体;在模具结构、冷却系统、冷却介质等因素确定的情况下,冷却速度只与板材自身条件有关,可以通过控制最佳水流速度实现对最佳冷却速度的控制,达到减少和消除热冲压成形中变形和回弹等缺陷,提高装载机覆盖件热冲压成形质量.     

基于LS-DYNA的电子元件冲压成形仿真研究

针对电子元件结构尺寸较小,采用传统方法设计其成形模具效率低且很难保证质量,基于LS-DYNA接触碰撞算法,建立了工件、凸凹模的冲压成形有限元模型,定义了成形条件。在分析过程中通过创建接触界面来实现凸凹模与工件之间力和运动的传递。分析得到了工件应力应变分布图和成形性能图。采用接触碰撞算法可根据节点的时间-位移图来判断工件成形质量,并通过调整分析输入参数来获得最佳成形条件:凸凹模间隙和冲压速度。将仿真分析结果应用到模具设计和冲压工艺参数的拟订定中,实际生产表明仿真分析数据合理可靠。     

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。     

基于Autoform的轿车引擎盖板冲压成形仿真的研究

介绍了轿车引擎盖零件冲压成形仿真的研究背景,详细论述了板料冲压成形数值模拟的理论和主要步骤.以典型轿车引擎覆盖件为研究对象,以三维成形分析软件Autoform为平台,研究了板科与凸模、凹模的摩擦、压边力、拉深筋等因素对成形性能的影响.通过Autoform的成形仿真预测板料成形过程中减薄、拉裂、起皱等缺陷,分析产生缺陷的原因,进而优化板料成形工艺参数.