高矩形盒深拉深工艺数值模拟及回弹分析

论文摘要

板料成形是一种重要的金属加工方式,被广泛的应用于工业领域中。起皱、破裂和回弹是板料成形中的三种主要缺陷,其中回弹是最难控制的。回弹的存在直接影响到冲压件的形状尺寸精度和表面质量,当回弹量超过零件的允许误差后就成为成形缺陷。特别是近年来高强度薄钢板和铝合金薄板在汽车车身制造中的大量应用,使得回弹问题尤为突出。因此,回弹问题是工业生产中的一个实际问题,也是学术界长期关注的热点。在回弹的研究工作中,国内外研究的对象主要集中在弯曲零件上。对深矩形盒等复杂拉延件研究主要集中在破裂和起皱方面,而关于回弹研究则较少。因此,本文针对目前的研究现状,使用有限元模拟软件Dynaform,并结合弹塑性有限元方法对矩形件的回弹规律进行了研究。本论文首先在参考大量国内外技术资料的基础上,详细阐述了板料成形数值模拟理论中的关键技术,并对板料成形模拟仿真软件Dynaform的应用特点及功能做了总结和分析。其次,分析了板料成形中产生回弹的原因,阐述了在回弹研究中所采用的建模方法和计算方法,同时分析了影响回弹预测的因素。然后,对盒形件在拉深成形时的力学特点进行了分析,采用无模法和混合计算方法并利用Dynaform软件分析了模具间隙、压料面角度和模具圆角这三个重要工艺参数对高矩形盒成形性影响规律,及这三个工艺参数对方盒形件拉深、整形和修边后的回弹的影响规律。最后,介绍了回弹控制的一些方法,并利用优化的工艺参数和模具型面补偿法对矩形盒的回弹进行了控制。通过本课题的研究,用数值模拟仿真技术探讨了盒形件拉深回弹规律,并研究了用模具型面补偿法对盒形件进行回弹控制,这些研究结论可以对其它类似拉深件的回弹控制起到指导和参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矩形盒深拉深研究状况
• 1.2.1 盒形件成形原理
• 1.2.2 毛坯初始形状反求
• 1.2.3 成形工艺参数
• 1.3 冲压成形回弹及其研究
• 1.3.1 回弹影响因素
• 1.3.2 冲压回弹研究内容
• 1.3.3 冲压回弹分析方法
• 1.3.4 回弹控制方法
• 1.4 研究内容、目的和意义
• 1.5 本文结构安排
• 2 有限元仿真理论以及有限元分析软件
• 2.1 有限元仿真原理和步骤
• 2.1.1 成形过程仿真
• 2.1.2 回弹过程仿真
• 2.2 壳单元公式的选择
• 2.3 材料模型
• 2.3.1 刚体材料模型
• 2.3.2 幂指数塑性材料模型
• 2.3.3 分段线性材料模型
• 2.3.4 厚向异性弹塑性材料模型
• 2.3.5 3 参数Barlat 材料模型
• 2.4 接触处理和摩擦特性
• 2.4.1 接触搜寻
• 2.4.2 接触力的计算
• 2.4.3 摩擦力的计算
• 2.5 拉深筋技术简介
• 2.6 有限元分析软件介绍
• 2.6.1 Dynaform 简介
• 2.6.2 Dynaform 的主要特点
• 2.6.3 Dynaform 的主要模块
• 2.7 本章小结
• 3 高矩形盒深拉深成形数值模拟及影响因素
• 3.1 概述
• 3.2 有限元模型建立及参数设定
• 3.3 高矩形盒深拉深成形数值模拟
• 3.3.1 模具间隙对矩形件成形的影响
• 3.3.2 压料面对高矩形件成形的影响
• 3.3.3 模具圆角对高矩形件成形的影响
• 3.4 小结
• 4 高矩形盒的回弹规律及影响因素
• 4.1 概述
• 4.2 高矩形盒回弹研究
• 4.2.1 水平压料面
• 4.2.2 曲面压料面
• 4.3 高矩形盒回弹模拟的影响因素
• 4.3.1 模具间隙对回弹变形的影响
• 4.3.2 压料面角度对矩形件回弹的影响
• 4.4 小结
• 5 高矩形盒回弹补偿研究
• 5.1 概述
• 5.2 回弹补偿原理
• 5.3 利用型面补偿法控制高矩形盒回弹
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录