不等厚板在车顶横梁上的应用

不等厚技术是在轧制过程中,利用计算机实时控制来自动和连续地调节轧辊间距,从而获取轧制方向板材厚度均匀变化的板材。主要针对某汽车公司某车型车顶横梁应用差厚板材料以及冲压模具的开发进行研究,试制成功不等厚顶盖横梁零件,验证了不等厚板成形工艺及模具设计方法的有效性。     

多夹钳式柔性拉伸成形时过渡区长度的研究

多夹钳式柔性拉伸成形是一种新型的柔性成形工艺。以球形曲面件为研究对象,建立多夹钳式柔性拉伸成形时的有限元模型;对比分析不同过渡区长度对成形力、应变分布、厚度分布及回弹的影响,同时分析应变值及应变分布状态对成形件回弹的影响。结果表明,多夹钳式柔性拉伸成形时,过渡区长度越小,板料越容易贴模,所需的成形力越小,成形件的应变及厚度减薄越小,并且应变及厚度分布越均匀,越显著提高成形件质量;尤其是在过渡区长度为0时也能够圆满地完成板料成形,显著提高材料利用率,节省制造成本。另外与增加应变大小相比,提高应变均布程度可以更有效地减小回弹,在自主研发的多夹钳式柔性拉伸成形机上对数值模拟结果进行试验验证。     

连续变截面横梁回弹特性及控制

连续变截面板各处厚度不同,冲压成形后的回弹特性与等厚板有很大差异,如何减小回弹并使各处回弹趋于平衡成为连续变截面板应用中的重要问题。利用大型通用有限元软件ANSYS及其参数化设计语言APDL,通过编程建立横梁的变截面有限元模型;利用ANSYS/LS-DAYNA对连续变截面横梁和等厚板冲压卸载后的回弹进行了数值模拟,模拟结果分析表明:变截面板的回弹规律与等厚板的回弹规律有很大不同;最后利用分块压边圈技术,使横梁的回弹量趋于平衡,同时使整体回弹量下降。     

差厚拼焊板盒形件成形影响因素及焊缝移动规律

研究了拼焊板厚度组合、强度组合及成形过程中焊缝移动问题。通过数值模拟技术,建立了有拉延筋和没有拉延筋情况下的有限元模型,分析了不同板厚组合和不同强度组合对拼焊板成形性的影响,同时分析了拉延筋对焊缝移动量的影响,揭示这些因素影响成形性能的一般规律,提出一种减少焊缝移动的方法。研究结果表明:差厚板薄板与厚板的厚度比值取不低于0.5时,有利于成形极限的提高;对于不同强度组合的差厚拼焊板,在无拉延筋时厚板侧选用低强度,在有拉延筋时,薄板侧选用低强度,强度比值不低于3.0时,拼焊板的成形极限趋于基本稳定;在拼焊板的成形过程中,拉延筋能减少强度差对拼焊板成形性的影响,也能减少焊缝的移动量。应用实践表明,诸如汽车后地板类覆盖件零件,沿焊缝垂直方向设计一条加强槛(筋)能有效增加零件刚度和减少焊缝移动。     

TA2M钛合金板材U形件弯曲回弹研究

应用PAM—STAMP冲压模拟软件,对TA2M钛合金板材U形弯曲成形及回弹过程进行了数值模拟预测,并对模拟结果进行了工艺试验验证,得到了板料厚度、轧制方向以及相对弯曲半径等参数对回弹影响的数值结果,并对结果进行了分析。     

高强度贝氏体钢带冲压工艺

贝氏体钢带是含贝氏体组织的条形钢材,用含碳量为0.35～0.75％的钢带经特殊轧制,等温淬火而制成。其强度极限为1000～1550MPa,硬度>HV300,可以进行冲裁、弯曲、压筋、拉延、翻边等加工。北京机电研究所对国产贝氏体钢带的冲压成形性能及冲压工艺进行了研究。提出了冲压成形最常用的成形性能指标,进行了电梯选层器钢帝冲压工艺研究并用于生产实际。     

轧制差厚板变厚度区的应力应变关系表征

针对轧制差厚板几何形状不均匀、力学性能不均匀的特征,设计了适用于差厚板的单向拉伸试样,并加工等宽度试样用作比较。结合数字散斑技术对两种拉伸试样进行单向拉伸试验,结果表明新型差厚板拉伸试样变形更加充分,应变分布更加均匀。通过计算获得差厚板变厚度区材料的真应力-真应变曲线,利用插值法构建差厚板材料模型。将材料模型用于差厚板试样的单向拉伸数值模拟中,发现数值模拟和试验获得的试样应变分布及力-位移曲线吻合程度较高,与试验相比模拟所预测的试样断后伸长率略低,误差范围为9.0%～14.0%。结果表明,数值模拟与试验具有良好的一致性,材料模型的准确度较高,具有实用性。新型拉伸试样同时考虑了差厚板厚度不均匀和力学性能不均匀的特性,通过一次拉伸试验即可获得变厚度区任意位置处的真应力-真应变曲线,对差厚板力学性能和后续加工工艺研究具有实际价值。     

梁体类零件的分步成形技术

随着企业的发展，厚板的热压成形由于能耗高、对作业环境的污染大、成形表面质量差而成为急待解决的高耗能工序。应用冷压成形的方法解决厚板的成形成为首选的工艺方法。在厚板冷压模具的设计中，我们碰到了这样一种零件——梁体类零件（见图1），材质为Q345，厚度25mm，用于叉车外门架。     

拉式离合器盖冲压成形工艺分析及模具设计

介绍了一种重型汽车上使用的新型拉式离合器盖的冲压成形工艺特点,确定了合理的工艺方案,设计了相应的拉深成形模具.文中对厚板拉深成形及类似冲压零件成形有一定的借鉴作用.     

影响TRB单向拉伸的几何参数研究

将连续变截面辊轧板(Tailor Rolled Blanks,TRB)厚度过渡区离散为有限数量的等厚度区域,采用线性插值的方法描述TRB材料的非均匀性,建立TRB材料的应力应变场。参照等厚度板的单向拉伸试验国家标准,提出TRB单向拉伸试验的概念,在有限元软件ABAQUS中建立TRB单向拉伸的数学模型。以影响TRB单向拉伸的板料过渡区长度、板料厚度比等为参数,以厚度过渡区伸长率和厚度过渡区移动量等为评价标准,通过数值模拟和回归分析对不同方案下的厚度过渡区伸长率和厚度过渡区移动量进行比较。最后得到板厚比和伸长率之间关系的三次拟合曲线,分析厚度过渡区长度、板厚比对厚度过渡区移动量的影响。其结果为TRB拉伸性能标准的制定以及推动TRB在车身轻量化上的应用提供了重要的技术参考。     

利用ABAQUS与正交试验理论的TRB成形参数优化

在有限元软件ABAQUS中建立连续变截面板的数值模型,以影响变截面板矩形件成形的板料过渡区长度、板料过渡区位置和板料厚度比等为参数,以最大料厚减薄率和板料节约率等为考核目标,通过数值模拟和正交优化方法,对比分析不同方案下最大料厚减薄率和板料节约率,确定最优方案,以提高变截面板的成形性能.结果表明,厚度过渡区的长度对矩形件成形的影响最大,过渡区的位置次之,厚度比的影响最小.     

TRB波纹管结构参数对碰撞吸能的影响

通过实体单元建立TRB波纹管碰撞吸能有限元模型,研究TRB波纹管的薄区厚度、过渡区厚度差、波纹管壁半径和过渡区长度对吸能、比吸能和初始峰值力的影响,通过正交试验设计得到试验方案,数值模拟结果发现,增加薄区厚度和过渡区厚度差能够提高波纹管吸能和比吸能,增加过渡区长度能够降低初始峰值力.     

Experimental and theoretical study on the hot forming limit of 22MnB5 steel

To reveal the effects of forming temperature and blank thickness on the formability of boron steel 22MnB5, which is represented by forming limit diagram, the hot forming limit experiments and B-pillar hot stamping simulations are conducted. Combined with air cooling test, the forming limit diagrams of boron steels with different blank thicknesses of 1.8, 1.6, and 1.4 mm and forming temperatures of 800, 700, and 600 °C are established. The relationships between the formability and the crystal structure of steel, the forming limit diagram, and the effect of blank thickness and forming temperature on the formability of boron steel are extensively investigated. A model for prediction of hot forming limit of 22MnB5 steel before the occurrence of phase transformation induced by cooling based on Oh's ductile fracture criterion and Logan–Hosford yield criterion is derived and verified by experiments. The research thus provides an in-depth understanding of the formability of 22MnB5 steel for its process determination and process parameter configuration in industries.     

Improving formability to develop miniature stamping technologies

In contrast to traditional manufacturing applications, small-scale manufacturing processes usually require sophisticated equipment, which generally involves high cost and low productivity. On the other hand, miniature stamping processes of thin materials can yield high productivity with relatively inexpensive equipment. However, it is well known that the formability of thin material using this type of process is not very good, and the possible shapes that can be produced via miniature stamping have, until now, been relatively simple. This study was motivated by the presumption that, if the problems related to formability can be solved, then miniature-scale stamping of complicated shapes can be realized. This research was carried out to demonstrate the feasibility of miniature stamping, and mainly focused on formability aspects. To improve formability, annealing was chosen as a means of improving the material properties, and the use of optimal blank shapes was chosen as a means of addressing process issues. Optimal annealing conditions were identified by examining the microstructures of the annealed material, and the optimal shape of the blanks was determined using the radius vector method. The combination of the annealing improvements and the use of optimal blanks improved the formability considerably. Therefore, both the annealing process and the blank shape are key technologies in the development of more effective miniature stamping processes.     

连续变截面板及其应用中存在的关键问题

连续变截面板(TRB)制成的汽车零部件能够显著减轻车身重量,具有更好的承载能力,但生产中还存在诸多问题。论述了连续变截面板具有的优势;分析通过柔性轧制核心技术和利用计算机的实时控制来自动和连续地调节轧辊间距,以获取沿轧制方向板材预先定制的变截面形状;针对连续变截面板的具体变化特征来重新设计模具,研究冲压过程中的变形和材料流动性特性,讨论连续变截面板成形的回弹问题与控制,TRB可成形性综合评价等。     

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。     

软包锂电池电芯封装铝塑膜外壳拉深工艺

通过拉深试验对铝塑膜材料特性进行分析,在DYNAFORM软件中定义铝塑膜材料属性并进行仿真试验。结合单因素试验和正交试验对影响铝塑膜拉深成形性能的各工艺参数进行显著性分析,采用响应曲面法、拉丁超立方试验设计和多目标粒子群优化算法相结合的方法对影响铝塑膜成形性能显著的参数（如压边力、模具圆角半径、摩擦因数和拉深速度）进行优化,优化后的铝塑膜拉深成形时,其壳体最薄处厚度为55 μm。试验验证了铝塑膜拉深成形工艺优化的结果可行。     

汽车零部件热成形极限裕度云图的构建与应用

在热冲压工艺中,热冲压钢板处于高温状态,不同位置温度分布有明显差异,传统方法难以评价冲压件的成形性,考虑温度的三维成形极限图能有效评价热冲压件的成形性能,但无法判断热冲压件的安全裕度。针对上述问题,在考虑温度的三维成形极限图的基础上,首先提出了成形裕度的计算方法;然后结合数值模拟和理论分析手段,构建了适用于评价高强钢板热冲压的安全裕度云图;最后对某汽车B柱热冲压不同工艺过程进行了仿真分析,并与试验进行了对比。结果表明,在不同工艺参数和板料尺寸下,构建的裕度云图均能有效预测高强钢板热冲压件的开裂部位和程度。     

典型冲压件成型性问题的CAE分析

为快速实现冲压模具的设计和制造,介绍了基于CAE技术的冲压件成型性分析,并且阐述了利用CAE技术分析冲压件成型性的方法。文中针对零件的成型缺陷进行了分析,并提出了解决措施,为同类零件的设计提供了借鉴,且提高了设计效率。