Q450NQR1高强度耐候板材成形回弹研究及在浅拉深中的应用

论文摘要

近年来在节能减排的大前提下,车辆的环保性已经成为在确保其安全性能下需要解决的首要问题。随着我国的高速铁路交通运输业的迅猛发展,火车车体轻量化技术发展速度加快,高强度钢由于其强度高并能减轻车辆自重的特点越来越被各制造厂商重视。其中Q450NQR1高强度钢以其高屈服强度,高冲击韧性等特点而被广泛应用于火车、船舶等领域。高强度钢虽然相对普通钢材具有较高的强度但在冲压过程中会造成较大的弯曲回弹和扭曲变形,严重影响了冲压件的形状尺寸精度和后续装配及焊接的可靠性等。所以有效的预测与控制零件成形过程中的回弹,成为了解决Q450NQR1等高强度钢应用的重要课题。文本的研究工作主要集中在以下几个方面：首先,针对Q450NQR1高强度钢板进行典型的V形件和带凸缘的U形件成形数值模拟。把生产实际中常见的成形件抽象成简单的V形和带凸缘的U形结构。通过数值模拟分析,系统的研究了校正力、材料性能、相对弯曲半径、凸凹模间隙、压边力等工艺参数对于板料成形及回弹的影响。并绘制出所研究的各种主要影响因素与回弹量之间的曲线图,以此得出回弹规律对控制Q450NQR1的成形回弹有较好的参考价值。其次,讨论了真实拉延筋模型与等效拉延筋模型的优缺点和适用对象。以等效拉延筋为基础,采用正交试验的方式研究了Q450NQR1高强度钢板成形过程中拉延筋的布置形式及拉延筋拉延阻力组合对回弹值的影响。采用多元非线性回归方法建立拉延筋拉延阻力组合与回弹值之间的数学模型,求解最优拉延筋拉延阻力参数组合。对拉深筋的设计和修正有重要的参考价值。再次,对利用模具型面补偿的方法控制回弹,进行了初步的探索。基于DYNAFORM (?)勺回弹补偿模块,对完成成形计算和回弹计算后的模型进行回弹补偿。经过多次补偿,回弹值有很大的改善,效果理想。最后以C70下侧门板Q450NQR1高强度耐候板材成形为实例,DYNAFORM数值模拟为基础,验证了优化拉延筋拉延阻力组合与几何回弹补偿对Q450NQR1板材拉深成形C70下侧门板回弹值的控制作用,为Q450NQR1级别高强度钢板的应用和模具设计提供了参考依据。综上所述,本文的研究工作为Q450NQR1高强度钢成形中的回弹控制提供了一套有效的方法,从工艺参数控制和补偿两方面出发,将有限元数值模拟与优化理论相结合,可以显著地减小高强度板材浅拉深件的回弹值,提高设计质量,缩短试模周期,降低产品研发费用,在Q450NQR1级别的高强度钢工程实际应用上具有重要意义。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高强度板材的发展
• 1.2.1 高强度钢板的定义与分类
• 1.2.2 高强度钢板研究的发展概况
• 1.2.3 高强度钢板在货运火车上的发展前景
• 1.2.4 Q450NQR1简介
• 1.3 弯曲回弹概述
• 1.3.1 回弹产生的原因
• 1.3.2 影响回弹的因素
• 1.3.3 控制回弹的方法
• 1.3.4 回弹模拟研究
• 1.4 本课题研究的内容
• 第二章 板料成形有限元数值模拟理论
• 2.1 引言
• 2.2 塑性理论基础
• 2.3 单元的类型
• 2.4 接触与摩擦
• 2.4.1 接触的选择
• 2.4.2 摩擦的处理
• 2.5 求解算法
• 2.6 DYNAFORM简介
• 2.7 本章小结
• 第三章 Q450NQR1高强度耐候板材成形回弹数值模拟
• 3.1 材料力学性能测试
• 3.2 V形件的数值模拟
• 3.2.1 V形件的成形过程分析
• 3.2.2 V形件回弹数值模拟研究
• 3.2.2.1 V形件有限元模型的建立
• 3.2.2.2 校正力对V形件的影响
• 3.2.2.3 材料性能和相对弯曲半径的影响
• 3.2.2.4 弯曲角的影响
• 3.2.2.5 弯曲凹模工作尺寸的影响
• 3.3 带凸缘的U形件成形数值模拟
• 3.3.1 带凸缘U形件的成形过程分析
• 3.3.2 U形件的模拟分析
• 3.3.2.1 U形件有限元模型的建立
• 3.3.2.2 凸凹模间隙以及材料性能的影响
• 3.3.2.3 相对弯曲半径的影响
• 3.3.2.4 压边力的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 浅拉深盒形件的回弹控制方法
• 4.1 引言
• 4.2 工艺控制回弹的方法
• 4.2.1 拉延筋模型在数值模拟分析中的应用
• 4.2.2 拉延筋的设置
• 4.2.2.1 盒形件有限元模型的建立
• 4.2.2.2 拉延筋的布置
• 4.2.3 拉延筋的优化
• 4.2.3.1 正交试验设计方法
• 4.2.3.2 拉延筋拉延阻力的多元非线性回归
• 4.2.3.3 拉延筋的优化
• 4.3 几何控制回弹的方法
• 4.3.1 回弹补偿的原理
• 4.3.2 基于DYNAFORM的回弹补偿
• 4.4 本章小结
• 第五章 C70下侧门板应用实例
• 5.1 C70通用敞车简介
• 5.2 C70型通用敞车下侧门板成形技术要求
• 5.3 C70下侧门板成形实例分析验证
• 5.3.1 建立有限元模型
• 5.3.2 模拟分析与实际生产的对比
• 5.4 Q450NQR1下侧门板成形回弹控制
• 5.4.1 拉延筋拉延阻力优化
• 5.4.2 几何补偿
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表