复相钢CP800典型零件冲压开裂原因分析与改进

目的解决热轧酸洗复相钢CP800在底盘拖曳臂外壳零件应用过程中出现的开裂问题。方法借助有限元软件AUTOFORM对零件进行仿真评估,研究材料性能、润滑状态、模具圆角、坯料尺寸等对开裂的影响,分析影响开裂的原因。结果通过提升材料性能、降低摩擦因数、放大凹模圆角以及优化坯料边界,可以有效改善开裂区域的成形性能,其中优化坯料边界效果最佳,开裂风险可完全消除。结论材料性能按均匀伸长率≥5%控制,同时通过优化开裂区域坯料边界及放大凹模圆角,开裂得到了有效解决。     

高强钢控制臂件冲压工艺优化及稳健性分析

为获得高强钢控制臂件冲压工艺参数最优解,提高冲压工艺稳健性,基于6sigma稳健设计理论,采用数值模拟方法分析预成形模具间隙、局部翻边模间隙、预成形压边力、摩擦系数、板料轮廓尺寸等对拐角处材料减薄率的影响规律;将坯料位置、料片厚度、摩擦系数、塑性应变比、屈服强度、抗拉强度、板料尺寸等作为噪声变量输入,分析工艺的稳健性;根据敏感性分析结果,选用局部翻边模间隙、预成形模具间隙为变量,3σ水平设为目标,成形过程能力Cp值为1.0,进行优化计算;最后采用优化后的局部翻边模间隙、预成形模具间隙值,其他噪音变量不变,再次进行稳健性分析.研究发现,影响控制臂局部过度减薄甚至开裂的主要因素为预成形模具间隙及局部翻边模具间隙.根据模拟结果试模,零件的壁厚分布与模拟结果相比,最大误差小于6%.通过对关键参数的敏感性分析以及考虑噪声因素的稳健性分析,优化工艺参数后,成形质量水平提高,成形结果可靠.     

基于物理实验的平面压边精冲工艺研究

论述了平面压边精冲的机理和工艺方法,设计制造了实验模具,并对不同塑性和厚度的坯料进行了物理实验;分析了精冲过程中的冲裁力,研究了平面压边精冲工艺中材料塑性、模具的相对间隙、压边力和反顶力与剪切面光亮部位在剪切面中所占比值大小的相互关系。实验表明,平面压边精冲技术是一种有效提高工件冲裁剪切面质量而成本较低的工艺。通过对制件的流线分析和变形区硬度的检测,得出平面压边精冲工艺对工件的外周有很明显的加工硬化作用,而心部强度不变的结论。     

PEMFC金属双极板冲压成形数值模拟与实验

目的 研究金属双极板冲压成形过程中各工艺参数和模具结构参数对成形质量的影响。方法 采用Dynaform有限元分析软件对SS304双通道蛇形流道双极板冲压成形过程进行模拟。研究模具圆角半径、模具锥度、压边力、拉延筋等因素对双极板成形质量的影响。结果 增加模具圆角半径和模具锥度可防止双极板破裂。适当增大压边力能有效消除起皱缺陷,设置拉延筋能有效改善坯料流动情况,必要时需设置多重拉延筋使零件成形完全。当模具圆角半径为0.25 mm,模具锥度为0°,拉伸深度为0.5 mm,压边力大小为60 kN,并采用双重拉延筋的情况下,所成形的金属双极板质量良好,无破裂、起皱、成形不足等缺陷。结论 模拟结果与实验结果一致,验证了模拟结果的正确性,可见采用冲压工艺成形金属双极板是可行的。     

车身用高强钢的回弹实验与分析

目的研究和分析身用高强钢在冲压过程中的回弹行为与规律。方法基于Wagoner的拉延弯曲实验模型,采用拉延弯曲(Draw-Bend)实验机,针对590 MPa级冷轧双相钢和420 MPa级低合金高强钢两个常用的典型车身用高强钢材料开展回弹实验研究,通过不同弯曲半径模拟不同冲压模具圆角半径,同时以不同张紧力模拟冲压压边力,讨论了两种材料的冲压成形及回弹性能与控制。结果两类钢的回弹量均随着冲压模具圆角半径的增大而减小,随着压边力的增大而减小,双相钢相比低合金能产生更大的回弹,厚板随冲压条件变化的回弹波动一般低于薄板。结论实验研究结果对高强钢在实际冲压过程中的回弹控制有着较强的指导意义。     

汽车侧围前连接板冲压成形质量优化研究

针对汽车侧围前连接板的成形质量缺陷问题,本文通过有限元软件分析工艺参数对成形质量的影响,并完成拉延模面的回弹补偿。首先,以最大减薄率和最大回弹量为评价目标,采用正交实验对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数4个工艺参数进行分析,获得影响成形质量最大的因素为压边力,冲压速度次之,确定最优工艺参数为:压边力300 kN、模具间隙1.20 mm、冲压速度90 mm/s、摩擦系数0.11;其次,采用节点位移法对拉延模面进行2次回弹补偿,将零件的回弹量控制在允许范围内;最后,将最优工艺参数和回弹补偿面应用于现场实验,测得试模件的最大减薄率为14.64%,最大正负回弹量为1.254 4 mm/-1.327 0 mm,试模件的最大减薄率和最大回弹量均在允许范围内,实验结果与仿真分析结果相近,验证了本实验方案的可行性。研究表明:通过优化工艺参数能够有效控制减薄、起皱和拉延不足等缺陷,并能够在一定程度上减少回弹量;通过对拉延模进行回弹补偿可以有效地控制回弹量。     

高档餐盒复合模设计

通过对餐盒零件的分析,确定了零件冲压成形的工艺方案,设计了一副高精度的复合模,解决了在冲压过程中零件材料薄易起皱等问题.论述了模具的结构设计及工作过程,模具采用气压装置提供压边力,提高了毛坯的成形性能,并设计了新型卷边工艺,提高了零件的成品率,实现了该零件生产的顺利进行.     

铝合金壳体精密成形回弹控制工艺优化

目的 精确控制铝合金壳体成形回弹角度,对铝合金壳体成形工艺进行优化。方法 针对影响回弹角度的多个成形工艺参数（保温成形温度、模具间隙、摩擦因数和压边力）进行单变量逐步优化研究。结果 随着保温成形温度的升高,壳体回弹角度因流变应力的降低和校正力的升高而逐渐降低;随着模具间隙的增大,可变动模具的圆角半径增大,板材贴合模具程度降低,壳体回弹角度逐渐增大;随着摩擦因数的增大,板材加工的形状与模具更契合,成形后回弹的角度降低;随着压边力的增大,板材内/外表面间的应力差大大降低,回弹角度逐渐降低。结论 通过多个参数的逐步优化,获得最终优化工艺参数如下：保温成形温度为310℃,摩擦因数为0.15,模具间隙为1.1 mm,压边力为12 kN,对应的回弹角度为7.027°。     

600 MPa级元宝梁用钢冲压开裂原因分析

为解决元宝梁冲压开裂问题,用OM和SEM等仪器与ABAQUS有限元仿真软件对600 MPa级元宝梁用钢冲压开裂原因进行了分析.结果表明:600 MPa级元宝梁用钢化学成分、力学性能与冷弯性能均满足标准要求,金相组织为准多边形铁素体与少量珠光体的混合组织,不存在带状组织;开裂件断口形貌呈现出明显鱼骨状形貌,钢板中心分层,两侧分布起源于中心分层并沿同一方向扩展的三角形台阶状断口,不同形貌断口均属于韧性断裂,而断口整体形貌显示材料在断裂前没有发生缩颈过程.利用ABAQUS软件对"先冲压再压边工艺"与"先压边再冲压工艺"两种工况进行有限元分析,结果显示:先冲压再压边工艺边部应力集中更严重,边部节点应力超过了材料抗拉强度从而导致撕裂现象的发生;由"先冲压再压边工艺"改为"先压边再冲压工艺"后元宝梁冲压开裂率由50%降至0,材料边部变形均匀,未见缩颈与开裂现象发生.     

基于数值仿真的冲压成形界面接触压力

为探究冲压成形过程中板料-凹模圆角区界面接触压力,采用有限元静力算法建立了U形件小圆角半径弯曲成形过程的数值仿真模型,完成了板料和模具界面接触压力数值模拟,并参数分析了钢板强度、相对圆角半径、压边力和摩擦系数对板料界面接触压力分布的影响.研究表明:与压边力和摩擦系数相比,钢板强度和相对圆角半径更明显地影响着板料界面接触压力,并随着材料强度增加和相对模具圆角半径减小界面接触压力明显增加;随着压边力和摩擦系数的增加,界面接触压力宽度也随之增大.     

矩形盒拉深变压边力加载规律及预测

目的解决板料拉深过程中出现拉裂、起皱、拉深不充分等缺陷的问题。方法利用专业分析板料成形的软件Dynaform,研究分析了非轴对称件矩形盒,在几种典型的变压边力下的拉深成形性能,获得了成形效果较好的加载模式,进而利用仿真软件Dynaform获取了样本数据。结果建立了矩形盒拉深成形变压边力网络模型并对其学习训练,最后对神经网络预测结果及仿真结果所得到的变压边力加载曲线进行多项式拟合,获取了最佳压边力控制曲线。结论在板料拉深过程中,通过控制压边力的大小,能够较好地发挥材料的流动性,改善制件的最终成形效果。     

基于数值模拟的隔热板零件冲压工艺研究

目的研究隔热板零件冲压过程中的最优化成形工艺参数。方法利用Dynaform软件先对零件模型的成形进行了初步数值分析,根据成形后的成形极限图(FLD)与厚度分布图,确定了合理的拉延筋分布位置与对应的锁死率;再通过正交试验研究了冲压工艺参数。结果得出了压边力、锁模力、板料厚度和摩擦因数对隔热板成形过程中拉裂和起皱趋势的影响规律。结论得到了成形过程中合理的成形工艺参数,最大减薄率控制在22%以下,未变形区较少。     

台阶盒形件起皱和开裂改善

目的 改善台阶盒形件拉深成形时凸缘区起皱和圆角区开裂的缺陷。方法 理论分析了起皱和开裂产生的原因,利用有限元模拟分析了压边力大小、凹模运行方式和板料形状对台阶盒形件拉深成形的影响,采用实验验证了有限元模拟结果的准确性。结果 长方形板料拉深成形时,4个角部相比直边部位流动阻力更大,直边部位材料过度向模具型腔内流动,造成凸缘区周向压应力过大,进而引起起皱,当零件拉深深度较大时,圆角部位材料变形剧烈且材料流动不均匀,极易产生开裂;采用20 kN的压边力、梯形的凹模向下运行方式和类椭圆形板料的工艺参数可以控制材料流动,使板料变形均匀并改善凸缘区起皱和圆角区开裂缺陷。结论 有限元模拟可为冲裁工艺参数的选取提供理论指导。     

基于克里金模型和NSGA-Ⅱ的汽车内板成形参数优化

目的 针对某汽车后背门内板冲压成形过程中易产生破裂和回弹等问题,提出了一种基于克里金模型和多目标遗传算法的优化策略。方法 研究摩擦因数、压边力和拉延筋阻力系数对产品最大减薄率和最大回弹量的影响,并确定了参数的拉丁超立方抽样区间。在抽样区间内抽取25组样本,利用数值模拟获取样本的最大减薄率和最大回弹量,并用克里金模型构建样本的响应模型。采用多目标遗传算法对响应模型进行优化,得到了帕累托前沿最优解集;从最优解集中选取了一组合适的工艺参数作为最优解,并进行了数值模拟和生产试制。结果 拉延筋阻力系数、压边力和摩擦因数对最大回弹量和最大减薄率的影响都具有较大的非线性,最大减薄率和最大回弹量存在一定的矛盾关系。综合考虑回弹量和减薄率得到的最优参数如下：摩擦因数为0.12、压边力为1 700 kN、拉延筋阻力系数为0.26。数值仿真结果表明,使用优化后的工艺参数能够避免板料开裂并且显著降低回弹量。生产试制结果表明,使用优化后的工艺参数能够得到表面质量良好、无破裂及起皱缺陷的零件。结论 应用该优化策略能够控制成形质量、减少试模次数、降低生产成本。     

基于变压边力的侧围外板成形研究

目的 为了提高侧围外板成形裕度,降低拉延开裂风险。方法 运用CATIA软件设计了侧围外板精细化工艺模面,并借助AutoForm软件对侧围外板拉延成形过程进行了有限元分析。结果 在恒定压边力加载的工况下,侧围外板在后三角窗及后门洞区域发生轻微开裂,无法满足成形要求。基于恒定压边力工况条件,对压边力加载方式进一步研究,提出变压边力工况条件,并模拟了9种变压边力加载方式下的成形效果,从中筛选出最优变压边力工况条件,改善了侧围外板拉延成形性,消除了开裂风险。将最优仿真数据用于侧围外板实际试模,试模结果与仿真结果基本一致,零件成形良好,最大减薄率为19.8%,最大增厚率为6.7%,符合产品质量需求,证明了变压边力工艺方案的可行性。结论 变压边力工况条件可以提高零件成形裕度。     

基于神经网络遗传算法的深腔型零件拉深工艺参数优化

目的 解决冲压成形中工艺参数优化难的问题.方法 以一种深腔型零件的冲压成形为例.首先,借助灰度关联分析法对有限元中的工艺参数进行分析,获取该零件冲压成形中影响成形质量的2个主要因素——冲压速度和压边力.其次,借助拉丁超立方抽样法对上述2个因素进行随机取样,并借助DYNAFORM软件对其进行逐一模拟.再次,将冲压速度和压边力作为输入,最大减薄作为输出,训练在MATLAB中建立的BP神经网络,并借助遗传算法对其进行寻优.结果 最优成形压边力为1.372 MN,最优加载速度为1.5366 m/s.结论 与神经网络遗传算法预测相比,有限元结果的相对误差小于2％,零件试制结果的相对误差小于6％,该方法有较高的预测精度.     

缓冲器缸筒成形工艺

针对缓冲器缸筒产品结构特点及性能要求,结合热冲压(挤盂+热变薄拉深)及冷变薄拉深成形工艺的特点,对缓冲器缸筒成形工艺方案,热冲压(挤盂+热变薄拉深)毛坯的形状和尺寸,热冲压(挤盂+热变薄拉深)及冷变薄拉深成形工艺等关键技术问题进行了研究。试验结果表明采用热冲压(挤盂+热变薄拉深)和冷变薄拉深相结合的工艺方法对缓冲器缸筒进行成形加工高效而经济,比传统热冲压后机械加工的成形工艺原材料利用率提高25%左右,同时所生产的产品尺寸稳定,力学性能一致性好。