高强度钢板冲压件回弹的研究

论文摘要

回弹是板料成形中的三种主要缺陷之一,也是其中最难控制的。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。特别是近年来高强度钢板在汽车车身制造中的大量应用,使得回弹问题尤为突出。高强度钢的机械性能和普通低碳钢有很大差异,钢板高强度化易引起塑性下降,成形性变差,而屈服强度的提高则引起面畸变和显著的回弹效应,增加形状不稳定性。因此,高强度钢冲压成形中的回弹是工业生产中的一个实际问题,也是学术界关注的热点。首先,在参考大量国内外技术资料的基础上,阐述了板料成形数值模拟理论中的关键技术。针对目前的研究现状,指出在分析板料成形问题时应采用大变形弹塑性有限元法,使用有限元模拟软件Dynaform,并结合弹塑性有限元方法对冲压件的回弹规律进行了研究。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,建立了曲面扁壳件的力学模型及有限元模型,分析了压边力、摩擦系数、板料厚度、拉深深度以及拉深筋对回弹的影响规律,介绍了回弹控制的一些方法,并利用模拟所得的结论和模具型面补偿方法对回弹进行了控制,研究结论对其它冲压件生产的回弹控制起到指导和参考意义。最后,通过正交实验方法分析各因素对回弹的影响程度,进而确定相关参数的合理数值,并通过实验加以验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 理论研究
• 1.2.2 回弹控制及补偿的研究
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 回弹有限元数值模拟的基本理论
• 2.1 板料成形力学特点
• 2.2 回弹数值模拟的关键理论
• 2.2.1 板料卸载回弹原理
• 2.2.2 材料本构关系
• 2.3 回弹数值模拟计算方法
• 2.3.1 回弹分析的建模方法
• 2.3.2 回弹数值模拟的算法
• 2.4 影响回弹有限元模拟精度的主要因素
• 2.4.1 模具圆角处单元划分
• 2.4.2 虚拟凸模速度
• 2.4.3 板料单元尺寸
• 2.4.4 材料模型及参数
• 2.4.5 摩擦特性
• 2.4.6 有限元算法
• 2.5 有限元数值模拟软件eta/Dynaform
• 2.6 回弹分析方法
• 2.6.1 无缝转接法（Seamless）
• 2.6.2 Dynain方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 回弹的数值模拟及影响因素研究
• 3.1 引言
• 3.2 曲面扁壳件回弹的计算
• 3.2.1 有限元模型的建立
• 3.2.2 模具形状基本尺寸以及材料属性设置
• 3.2.3 Tools及摩擦系数的设置
• 3.2.4 定义分析工步
• 3.2.5 回弹设置
• 3.3 数值模拟及结果分析
• 3.3.1 压边力的影响
• 3.3.2 摩擦状态的影响
• 3.3.3 板料厚度的影响
• 3.3.4 拉深筋的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 回弹补偿的研究
• 4.1 引言
• 4.2 模具型面补偿法原理
• 4.3 模具补偿
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 模具尺寸修改
• 4.4 本章小结
• 第5章 正交设计及回弹的实验研究
• 5.1 正交设计方法
• 5.1.1 挑因子与选水平
• 5.1.2 选正交表
• 5.1.3 不考察交互作用的表头设计
• 5.1.4 制订试验方案
• 5.1.5 方差分析
• 5.2 回弹的实验研究
• 5.2.1 实验设备及装置
• 5.2.2 数据测量方法
• 5.3 实验结果和有限元数值模拟结果的比较
• 5.3.1 不同压边力对回弹的影响
• 5.3.2 拉深筋布置方式对回弹的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢