板料冲压成形数值模拟中等效拉延筋模型的建立与实现

设置拉延筋是板料拉深成形过程中控制材料流动的有效方法。在板料成形数值模拟中,为节省计算时间,常采用等效拉延筋模型。本文在参考国内外有关资料的基础上,建立了一种等效拉延筋模型。模型中考虑了拉延筋约束力、塑性厚向应变以及垂直于压料面的约束保持力的影响,并在程序中予以实现。文中给出了一个计算实例。     

梯度拉延筋拟合下降型变压边力方法研究

针对变压边力中最常见的下降型变压边力,提出了梯度拉延筋拟合的方法,从而可以在恒压边力情况下拟合出下降型变压边力冲压的效果。该方法首先通过恒压边力计算获取需要的变压边力的区域,然后应用优化计算获取下降型变压边力曲线。通过转换计算出变压边力对板料约束力随板料边缘流动距离变化的关系曲线,并由此拟合出梯度拉延筋约束力曲线,再根据它确定拉延筋的数目、分布位置及约束力大小。该方法既可以用来拟合整体下降型变压边力,也可以用来拟合分区变压边力。通过算例验证了该方法的可行性。     

等效拉延筋模型对回弹预测的影响

等效拉延筋模型是影响回弹预测结果的一个重要因素。结合拉延筋试验、拉延筋试验的仿真以及拉深的仿真,研究了等效拉延筋模型对回弹预测结果的影响。结果显示,板料经过拉延筋后,出现材料硬化、变薄,并且有因横截面应力形成的力矩;仿真中采用等效拉延筋模型时,对板料经过拉延筋后出现的这些现象都不能准确地模拟。板料的硬化、在板料横截面的力矩,对工件的回弹预测结果影响显著。板料的横截面力矩的准确描述,对回弹预测的精度尤其重要。为了提高回弹的预测精度,有必要提出修正的等效拉延筋模型。     

板料成形拉延筋技术研究现状

拉延筋在汽车覆盖件拉深成形中起着十分重要的作用。利用拉延筋可以调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制破裂、起皱、面畸变等多种冲压质量问题的产生。在很多情况下,拉延筋的设置合理与否将决定覆盖件拉深的成败。较系统地总结了板料成形拉延筋技术以及拉延筋作用原理、阻力模型、影响因素等的研究现状。     

汽车后地板前横梁冲压件的成形质量控制

采用合理的板料形状以及合理地设置拉延筋,能够改善板料在成形中的流动性,从而减少起皱、拉裂等质量缺陷。以某汽车后地板前横梁为例,利用Dynaform坯料尺寸估算模块,对凸模进行逆向展开获得轮廓线,以偏置后的轮廓线的外切矩形确定板料初始形状,并进行成形仿真;在分析成形极限和金属流动方向的基础上,为消除零件的开裂缺陷,对初始板料左、右上角进行切除,获得修正的板料形状。仿真分析结果表明,修正后的板料增加了左、右上角材料的流动性,降低拉深变形的阻力。为减小零件的起皱缺陷,在模具中间部分设置拉延筋,拉延筋的设置降低了中间部分材料的流动性、增加了拉深变形的阻力,使变形趋于平衡,从而提高了零件的成形质量。     

基于Dynaform的真实拉延筋端部形状的模拟研究

对真实几何尺寸的拉延筋进行了建模,并采用Dynaform软件模拟了真实拉延筋的端部效应,较好地解决了板料沿凹模口周边产生的起皱、破裂、波纹等质量问题.数值模拟结果显示,真实拉延筋不同的端部形状,对板料成形质量的影响不相同.同时,利用设计真实拉延筋的端部形状来改善板料的成形性能,在工程上比较实际.     

基于数值模拟的拉延筋工艺效果预测系统

拉延筋是板料成形中的重要控制手段。以有限元数值模拟作为学习样本，利用神经网络的 Ｂ Ｐ模型建立了拉延筋工艺效果预测系统。结果表明，神经网络在拉延筋工艺效果预测方面具有重要的应用价值。     

润滑条件对拉延筋部位钢板表面摩擦系数的影响

借助拉延珠模拟试验机,分析了6种冲压润滑剂对5种汽车板料成形时拉延筋处摩擦系数的影响。结果表明：不同润滑剂对不同汽车板料成形时拉延筋处的摩擦系数的影响程度不同;随着润滑剂的运动粘度的增加,板料的摩擦系数相应降低;5种板材中电镀锌预磷化板的摩擦系数最低。     

轿车后地板纵梁冲压工艺分析及拉延模设计

轿车后地板纵梁形状复杂,难以掌握冲压变形规律。通过对左纵梁零件工艺分析,确定了零件的冲压工艺方案。基于Dynaform软件,对零件成形工艺进行了分析,预测了板料成形过程中的开裂与起皱缺陷,提出增大圆角半径和添加拉延筋的措施。利用UG软件,设计了拉延模具中的上模、下模及压边圈。通过实际调试,生产出合格的轿车后地板纵梁零件,最终验证了拉延模具的合理性。     

拉延速度对拉延件破裂的影响

讨论了压力机工作速度与板料拉延变形速度的关系以及拉延速度对板料塑性及变形抗力的影响,分析了曲柄压力机速度的变化规律,提出了深拉延件必须校核拉延过程中工件处于最大变形抗力位置时的压力机速度。     

环形拉深筋成形力的计算及试验研究

通过对曲面零件带筋拉深中筋的成形过程的分析 ,推导了拉深筋的成形力公式 ,并且进行了试验验证。同时 ,又得到了保证拉深零件时压边圈不被抬起的最小压边力公式。     

拉深筋结构参数对变形及阻力的影响

文章通过数值模拟与实验相结合的方法,以A5757铝合金板材为对象,系统地研究了拉深筋的主要结构参数对拉深筋阻力及通过拉深筋后板厚减薄量的影响,从力能特性及变形两个方面对拉深筋进行了对比分析。研究结果表明,拉深筋结构参数对拉深筋阻力及板厚减薄量的影响趋势相同,而拉深筋圆角半径对板厚减薄量的影响远大于对拉深筋阻力的影响。并以此为基础,对拉深筋的设计调整策略进行了讨论,为拉深筋的设计调整提供了理论依据和实验数据。     

基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法

提出了基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法,极大地提高了优化效率。利用成形状态函数,成形质量函数和学习律函数构建工艺参数优化的迭代控制模型。将该模型应用到拉深筋阻力值优化中,利用有限元模拟代替很难显示表达的状态函数,预测给定工艺参数方案下板料成形后的应力应变状态。根据单元的应变状态,定义拉深筋线段的局部缺陷程度为成形质量函数,评价拉深筋周围的成形质量好坏。学习律函数不仅参考拉深筋段周围的成形质量偏差确定拉深筋阻力值的改变量,同时还能智能更新学习增益修正拉深筋阻力值的改变幅度,加快了优化收敛速度。通过门内板的算例,证明了该拉深筋优化算法的快速性和实用性。     

一种考虑包辛格效应的等效拉深筋模型

基于Voce各向同性硬化模型和Armstrong-Frederic随动硬化模型,建立了一个考虑包辛格效应影响的混合硬化模型,并通过CR4钢板的拉压循环实验验证了该混合硬化模型的准确性。将该混合硬化模型引入Stoughton等效拉深筋阻力模型,替换原有的各向同性硬化模型,考虑包辛格效应的影响对该等效拉深筋阻力模型进行了改进。利用专门设计的拉深筋阻力测定装置,针对矩形拉深筋和半圆形拉深筋,分别获取了不同几何结构参数下的拉深筋阻力,经实验验证,改进后的等效拉深筋模型能够有效地提高拉深筋阻力的计算精度。     

基于数值模拟的拉延筋约束阻力计算方法研究

在汽车覆盖件拉深成形中,拉延筋可以在较大范围内调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制多种成形质量问题的产生.其中,拉延筋几何参数起着重要的作用.本文以矩形拉延筋为例,建立了拉延筋约束阻力计算有限元模型,对拉延筋几何参数与约束阻力之间的关系进行分析研究.结果表明:拉延筋约束阻力与凹槽圆角半径和凸筋圆角半径成反比,与筋高成正比.结合某轿车B柱加强板实例,通过优化其拉延筋结构参数,得到当1号等效拉延筋高8mm、凸筋和凹槽圆弧半径3mm;2号等效拉延筋高4 mm、凸筋和凹槽圆弧半径6mm时,该制件成形质量达到最佳.     

半圆形拉深筋尺寸参数对其阻力的影响

通过数值模拟和实验相结合的方法 ,研究了半圆形拉深筋的高度、圆角半径等参数对拉深筋阻力的影响 ,分析了不同尺寸参数下拉深筋阻力的构成特点。研究表明 ,拉深筋高度和拉深筋圆角半径对阻力均有显著的影响。其中拉深筋高度与阻力之间存在较好的线性关系 ,是控制拉深筋阻力的首选参数。拉深筋的高度变化主要影响拉深筋的摩擦阻力 ,而圆角半径主要影响局部圆角的变形阻力。最后在实验和分析的基础上 ,给出了半圆形拉深筋的设计调整原则     

拉延筋约束阻力的一种解析计算方法

根据虚功原理和对板料在拉延筋处变形的分析,得到平均外力的计算公式,然后参考Levy方法提出了一种计算拉延筋约束阻力的参数拟合公式,并根据试验得到参数值。公式中考虑了材料的各向异性和应变速率敏感性。通过将计算结果与Nine的试验结果进行对比,证明了该计算方法对各种材料的有效性。     

梯形拉深筋等效约束阻力模型研究

对拉深成形过程中板料经过梯形拉深筋时的变形情况进行了分析,运用能量法建立了一种简单实用的梯形拉深筋等效约束阻力计算模型,利用Dynaform软件对梯形拉深筋的等效约束阻力进行了模拟,将计算结果与模拟结果进行了比较。分析结果表明:在拉深成形过程中,如拉深筋设置在圆弧部位,板料经过拉深筋后最终等效约束阻力是随拉深过程的进行而变化的;板料通过设在直线段的筋产生的等效约束阻力,在一定的压边力下,其值为恒定的值;理论计算与模拟值基本吻合,在数值模拟时,该模型可以作为等效拉深筋使用。     

半圆筋拉深锥形零件中临界压边力的计算

根据半圆筋的结构特点,分析拉深锥形零件中板料的受力,分别对保证板料一直压靠拉深筋所需的最小压边哌力,以及防止内皱发生的最大压边力进行了临界计算,获得半圆筋拉深锥形零件中最大和最小压边力的取值范围.拉深锥形件过程中,在此范围内选择压边力可保证压边圈不上浮,板料不起外皱且没有拉裂发生.     

Analysis of an equivalent drawbead model for the finite element simulation of a stamping process

In order to facilitate the three-dimensional finite element analysis for the stamping process, an equivalent drawbead model was adopted to simulate the restraining effects produced by the real drawbead. In the present study, the restraining force exerted by the real drawbead was first computed by the finite element simulation, and the optimum pseudo drawing speed and mesh sizes for both the drawbead and sheet metal employed in the computation were determined through a systematic approach. The computed restraining force was then assigned to a regular mesh which replaced the mesh of the real drawbead. This constitutes the equivalent drawbead model, which avoids the extremely fine mesh required to describe the deformation of sheet blank in the drawbead area. In consequence, a huge amount of computation time can be saved. The accuracy of the finite element simulations using the equivalent drawbead model was validated by both the experimental data and the theoretical predictions.