大型薄板局部特征成形過程中的凸包開裂與翹曲回彈控制技術(shù)研究.pdf

1、大型薄板局部特征類沖壓件作為底板、背板、基體類零件，在汽車工業(yè)和家用電器業(yè)中應(yīng)用十分普遍。這類零件的特點是板料厚度薄(0.6～0.8mm)、零件面積大、整體剛度較差，且由分布不均、深淺不一的局部特征所構(gòu)成。對于較復(fù)雜的大型薄板類沖壓件，由于不均勻的局部特征成形，使其在生產(chǎn)制造過程中經(jīng)常會出現(xiàn)局部特征開裂、打鼓、翹曲回彈等問題，而開裂和翹曲回彈尤為嚴重，影響了產(chǎn)品質(zhì)量和裝配精度，延長了產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期。
　　對于開裂問題，從上世紀

2、90年代起，就有大量國內(nèi)外學(xué)者進行了相關(guān)研究，一般通過調(diào)節(jié)壓邊力和設(shè)置拉延筋就能得到很好的解決。但是對于一些特殊的零件，比如背板零件，成形過程中既不能調(diào)節(jié)壓邊力又不能設(shè)置拉延筋。對于這種零件的開裂問題，必須尋求新的解決方法。對于回彈問題，近年來國內(nèi)外學(xué)者在回彈預(yù)測與回彈控制方面做了大量的研究工作，但是對于由于局部特征成形導(dǎo)致的翹曲回彈問題研究的比較少。對于翹曲回彈的控制，目前也缺乏實際可行的一般方法和流程。
　　本文基于工程實際，

3、利用有限元數(shù)值模擬方法對大型薄板局部特征成形類零件成形過程中出現(xiàn)的凸包開裂和翹曲回彈控制技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究。
　　本文研究的具體內(nèi)容包括：
　　(1)對背板零件本身的結(jié)構(gòu)成形特點和成形后的應(yīng)力進行了分析，并對背板零件出現(xiàn)翹曲回彈問題的原因和機理進行了闡述。提出背板零件成形脫模后，交替分布的拉壓應(yīng)力的釋放以及殘余彎矩使零件未成形區(qū)域產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象是導(dǎo)致其出現(xiàn)翹曲問題的根本原因。
　　(2)提出了多步成形危險截面轉(zhuǎn)移法來解

4、決背板零件出現(xiàn)的矩形凸包底部開裂問題。為了使局部特征有更好的成形質(zhì)量，建立了材料SECCN5的質(zhì)量函數(shù)曲線，并利用自適應(yīng)響應(yīng)面法對中間構(gòu)型的幾何參數(shù)--凹模入口圓角R1、凸模圓角R2以及成形深度H進行了優(yōu)化。
　　(3)研究了基于局部特征的翹曲回彈控制技術(shù)。對背板零件進行了特征提取，并對提取的局部特征進行了分析。提出了“彎矩抵消”方法和“波動剪切”方法，有效地控制了單特征成形過程中的翹曲問題，并利用多特征進行了驗證，結(jié)果表明，這兩

5、種方法對于多特征成形過程中的翹曲回彈控制依然有效，從而可以推廣到背板零件的翹曲回彈控制中。
　　(4)研究了基于整體剛度的翹曲回彈控制技術(shù)。提出將形貌優(yōu)化方法用于背板零件強化壓痕的布置。對一個典型的背板零件在其未變形區(qū)域利用形貌優(yōu)化方法布置了強化壓痕，并對形貌優(yōu)化結(jié)果進行了工程可制造化處理。計算結(jié)果表明，利用形貌優(yōu)化方法布置強化壓痕后，背板零件的各階非剛體模態(tài)固有頻率都有較大程度的提高，背板零件的整體剛度明顯增強，從而可以對背板零