板料成形過程的回彈控制與工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、板料成形中的回彈現(xiàn)象是成形過程中的常見缺陷，對零件的尺寸精度和生產(chǎn)效率造成極大的影響，為提高沖壓件的產(chǎn)品質(zhì)量，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，必須對回彈進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測和有效的控制。工程中通常基于經(jīng)驗和反復(fù)試驗來減小或消除回彈的影響，這樣既花費大量時間，又耗費大量財力。上世紀(jì)90年代，有限元仿真技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于板料成形的回彈模擬中，基于有限元模擬技術(shù)，實現(xiàn)板料成形過程的工藝仿真，對回彈現(xiàn)象進(jìn)行定量的數(shù)值計算，同時對模具形狀不斷修正使回彈后工件的實際

2、形狀和尺寸恰好滿足設(shè)計形狀要求。這樣不僅節(jié)約了大量的人力物力，而且縮短了設(shè)計生產(chǎn)時間。 本文首先介紹了回彈預(yù)測方法的發(fā)展概況，回顧了用于回彈預(yù)測的解析法、試驗法和有限元數(shù)值模擬方法的發(fā)展歷史及國內(nèi)外學(xué)者在這些方面作出的成就，指出有限元模擬成為了目前用于回彈預(yù)測的非常有效的方法。 利用力學(xué)原理，以板料的彎曲成形為例，通過分析彎曲過程的彎曲變形區(qū)和非變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變分布及材料流動，詳細(xì)描述了回彈產(chǎn)生的力學(xué)機理；隨后介紹了回彈

3、控制方法的發(fā)展?fàn)顩r，分析了模具結(jié)構(gòu)修正法和壓成形工藝控制的發(fā)展概況。 研究了有限元數(shù)值模擬回彈計算的具體過程，并分別對前處理、有限元分析和后處理及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，系統(tǒng)分析了板料成形回彈模擬中材料模型、單元類型、單元尺寸、本構(gòu)方程、有限元算法、接觸和摩擦法則、積分點選取、虛擬凸模速度等模擬參數(shù)的選取對回彈模擬精度的影響。分析表明：采用小尺寸的薄板殼單元、采用顯式算法的接觸法則、采用經(jīng)典的庫侖摩擦定律計算摩擦力和積分點取7個高

4、斯積分點能提高回彈模擬的精確度。 以細(xì)長形支腿為研究對象，實現(xiàn)了其成形過程的數(shù)值模擬。分別研究了壓邊力、毛坯形狀、不同的工件結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料性能參數(shù)等對回彈的影響，得到了不同參數(shù)對工件回彈的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：回彈角隨壓邊力的增大、凸模圓角半徑和凸凹模間隙的增大而增大，隨板料厚度、摩擦系數(shù)、材料硬化指數(shù)和彈性模量的增大而減小。 采用遺傳優(yōu)化算法，開發(fā)了遺傳算法優(yōu)化程序，以壓邊力為優(yōu)化變量，以板料變薄量為約束條件，以最小

5、回彈量為目標(biāo)函數(shù)，以DYNAFORM為目標(biāo)函數(shù)求解器，建立了板料成形回彈控制的優(yōu)化模型和優(yōu)化系統(tǒng)，實現(xiàn)了板料成形過程的工藝參數(shù)優(yōu)化。在滿足工件質(zhì)量要求的前提下，得到了最佳的工藝參數(shù)組合。 所構(gòu)建的優(yōu)化系統(tǒng)實現(xiàn)了有限元程序和優(yōu)化算法的有機結(jié)合，優(yōu)化實例表明，系統(tǒng)簡便可靠，可以達(dá)到板料成形過程工藝參數(shù)優(yōu)化的目的，為板料成形過程工藝參數(shù)的優(yōu)化提供了一個有效的途徑。 得到的壓邊力、毛坯形狀、不同的工件結(jié)構(gòu)設(shè)計等工藝參數(shù)及材料性能