基于成形极限图的板料多步冲压工艺优化

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1、基于成形极限图的板料多步冲压工艺优化ProcessesOptimizationinSheetMetalMulti··stepFormingBasedonFLD姓睦煊副塾捶名：萱堡一2005年4月^摘要板料冲压成形是材料加工的基本方法之一，用以生产各种板料零件，广泛应用于航空、汽车、船舶等制造行业。在板料成形特别是多步冲压成形过程中，成形破裂是制约生产合格率提高的主要因素，其主要原因是板料局部变形超出材料的成形极限。将缩颈的丌始视为板料的成形极限，把不同应变状态下的极限值绘制成曲线，即成形极限曲线，也称成形

2、极限图。它描述了板料在任一应力状态下开始缩颈时的局部应变，也显示着板料局部成形的能力。本研究主要采用数值模拟与实冲试验相结合的方法，运用成形极限图以及应变路径来研究分析汽车覆盖件的多步冲压成形工艺，这对预测和分析覆盖件的成形缺陷、了解加工条件的严峻程度和覆盖件的安全裕度、指出改变应变状态应采取的措施、改善加工条件、提高冲压质量等具有重要意义。本文所进行的研究工作主要如下：1)首先阐述了板料成形数值模拟的基本理论及一些关键技术，开展了面向提高板料成形数值模拟精度的有限元建模方法的研究。以前人研究和大量模拟经

3、历为基础，选用了合理的理论体系，包括Barlat屈服准则、BT单元类型、动态显式求解算法以及接触和摩擦处理，从而减少了数值模拟与实际的误差，提高了模拟的效率。2)研究分析了板料多步冲压成形过程中应力应变状态变化情况，研究了多步冲压的主要成形工艺，分析了多步冲压成形过程中的成形破裂以及造成成形破裂的原因，说明了以成形极限图作为预测成形破裂的重要性并阐述了板料成形极限的相关理论以及影响成形极限曲线的一些因素。3)通过对简单盒形件的多步冲压数值模拟分析，研究了不同冲压方案下盒形件成形极限的变化情况，分析了各方案

4、特定点与危险点的应变路径以及安全裕度，同时还分析了不同应变路径对减薄率的影响。4)基于简单件的数值模拟分析，采用相同方法对车身覆盖件后地板进行了数值模拟，通过对比分析后地板的成形极限图以及危险点的应变路径图，选取了较优的成形方案，同时结合实冲结果，从外观及成形厚度方面进行了比较分析，结果表明数值模拟与实冲结果基本吻合。从而说明基于有限元数值模拟的成形极限图以及应变路径分析方法可以用于多步冲压成形的工艺优化。最后，对前面的工作内容进行了总结并对进一步的研究工作进行了展望。关键词：多步冲压，成形极限图，应变路

5、径，数值模拟AbstractSheetmetalformingisoneofthebasicmanufacturingmethodsandwidelyusedinindustriesofaero，automobileandship．Crackmainlycausedbyoversteppingtheforminglimitofmaterialisthemainfactorofrestrictingproductiveeligiblerateofindustryinthemulti-stepforming．

6、Theonsetofneckingisconsideredasforminglimitinthesheetmetalforming．Itisforminglimitcurvethatlimitnumericalvalueunderdifferentstrainconditionplotsthecurve，describinglocalstrainwhensheetmetalstartsneckinginanygivenstressconditionandshowingthecapabilityofshee

7、tmetallocalforming．ThispapermainlyUSeSthemethodofnumericalsimulationcombinedwithpracticalformingtoresearchtheprocessesofmulti-stepformingofautopanelbymeansofFLDandstrainpath．．Foundationaltheoryandsomekeytechnologiesofnumericalsimulationofsheetmetalforming

8、arediscussedfirstly．ThenFEMmodelingmethodisinvestigatedtoimprovetheprecisionofnumericalsimulation．Theoreticalsystemischosenincludingelementtype，yieldcriterion，solvingarithmeticandtransactionofcontactandfrictiontored