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汽车覆盖件冲压成形的多因素耦合数值模拟研究
发表时间:2007-2-10 攀枝花钢铁研究院  邱晓刚  昆明中铁大型养路机械集团   来源:e-works
关键字:数值模拟 CAE 多因素耦合  
使用UG三维CAD软件对汽车覆盖件零件进行三维建模,并转换到DYNAFORM中建立了零件的有限元模型;通过模拟计算分析,讨论了拉延筋几何参数、坯料尺寸、压边力、材料参数等多种因素对零件成形的影响,解决了模具设计、冲压工艺和选材问题。

    2.2 材料模型及性能参数选取
    由于冷轧钢板都具有明显的各向异性,根据Hill各向异性弹塑性模型的屈服准则,选择DYNAFORM中可以设置各向异性参数的36号三参数弹塑性材料模型[2],其等效应力-应变关系[1、2]:

    2.3 模拟分析方案的设置

    由于冲压过程的影响因素较复杂,笔者重点考虑了拉延筋几何参数、坯料尺寸、压边力、材料参数( 、 值)等多种因素对计算结果的影响,设计了四水平四因素的计算方案,见表2、表3。

    3 有限元计算结果及分析
    3.1 拉延筋几何参数对拉延阻力的影响

    对于大型复杂形状零件的冲压成形,为了保证尺寸、形状精度及足够的刚性要求一般采用对毛坯施加适当的附加拉力的成形方法,以增加板料中的拉应力、控制材料的流动、避免起皱,拉延筋是实现这种要求的有效手段。通过设置拉延筋,①能方便有效地实现对材料流动的控制。②增加进料阻力,使拉深部位的坯料承受足够的拉应力,提高拉深件的刚度和减少由于回弹而产生的扭曲、松弛、波纹及收缩等缺陷;③靠压料面和拉延筋来控制各处的压边力,可以扩大压边力的调节范围;④降低对压料面制造精度的要求。同时,由于拉延筋的存在增加了压边圈与凹模压料面间的间隙,使压料面的磨损减少,从而提高了它的使用寿命。通过模拟分析,找出各参数与拉延阻力之间的关系,各参数对拉延阻力的影响见图5,从图中可以看出随着筋高h的增大,拉延阻力增大,随着筋宽b的增大,拉延抗力减小。拉延筋各几何参数中对拉延阻力影响最大的是圆角R2,然后依次是圆角R1,筋高h,筋宽b。并且圆角R2对拉延阻力的影响是几倍甚至十几倍,所以如果想在大范围内调整拉延阻力,就可以通过调整圆角R2的大小来实现。筋宽b对拉延阻力的影响最小,并且对拉延阻力的影响不大,如果要在小范围内调整拉延阻力的大小,可以通过调整这个参数来实现。

      根据试算的结果和板料的流动规律,最终确定等效拉延筋阻力为:拉延筋A的拉延阻力为50.3N/mm,拉延筋B的拉延阻力为104.4N/mm。本文的模拟分析均为该条件的拉延筋阻力。

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责任编辑:李翔