工艺参数对汽车横梁冲压成形的回弹影响

冲模技术工艺参数对汽车横梁冲压成形的回弹影响方慧敏，李庆，赵钢安徽机电职业技术学院数控工程系安徽芜湖241000【摘要】影响汽车横梁冲压成形的主要因素有板料的厚度、摩擦系数、模具间隙和压边力。试验采用4因素3水平正交实验，运用DYNAFORM软件按正交实验参数对汽车横梁冲压成形数值模拟，并利用方差分析法对模拟结果进行分析。结果表明，板料厚度是引起回弹的主要因素，其次为摩擦系数、模具间隙，最小为压边力。关键词回弹；汽车横梁；方差分析；DYNAFORM中图分类号TG3852文献标识码BTHEIMPACTOFPARAMETERSONREBOUND0FAUTOMOTIVEBEAMSSTAMPING【ABSTRACT】THEMAINFACTORSOFBEAMSOFVEHICLESARETHETHICKNESSOFSHEETMETAL，FRICTIONCOEFFICIENT，THEDIEGAPANDTHEBINDHOLDERFORCEBHFTHENUMERICALSIMULATIONOFTHEBEAMUSINGDYNAFORMACCORDINGTOORTHOGONALTEXTWITHFOURFACTORSANDTHREELEVELANDTHEVARIANCEANALYSISWASUSEDONTHESIMULATIONRESULTSRESULTSSHOWEDTHATTHEMAINFACTORSCAUSINGREBOUNDWASTHESHEETMETALSTHICKNESS，THEFRICTIONCOEFFICIENT，DIEGAPANDTHEBHFFOLLOWEDKEYWORDSREBOUND；THEBEAMOFVEHICLES；ANALYSISOFVARIANCE；DYNAFORM1引言板料成形作为汽车制造业中一种重要的塑性加工工艺，据统计，汽车上有60一70的零件是采用冲压工艺生产出来的。汽车覆盖件成形质量的好坏仅影响到整车装配、汽车外观，更影响到汽车的制造成本以及新车型开发的周期。起皱、破裂和回弹是薄板冲压成形中的3种主要缺陷，其中回弹是最难控制的，因为涉及到对回弹量的准确预测，而不同材料、不同形状的冲压件的回弹规律差别很大。回弹问题的存在会影响冲压件的形状精度和表面质量，当回弹量超过允许容差后，就成为成形缺陷，进而影响整车装配，最终影响车身的制造质量。在板料的弯曲成形过程中，由于或多或少的存在弹性变形，加之变形后残余应力的影响，在外力卸载后不可避免地会产生回弹现象，引起零件的失效。影安徽省高等学校自然科学研究重点项目KJ2015A383响回弹的因素主要有板料厚度、压边力、摩擦系数、模具间隙等。针对回弹问题，本文利用有限元软件分析上述主要因素对汽车横梁冲压成形回弹的影响，这对提高汽车冲压件的产品质量及生产效率具有重大意义。2试验研究影响回弹的因素很多，如材料的性能、板料的厚度、摩擦条件、模具的几何参数以及加工中所采用的工艺参数等，都对回弹产生不同程度的影响。但实际加工过程中，板料的厚度、摩擦系数、模具间隙和压边力对汽车横梁冲压成形回弹影响最大，因此，本文主要考虑板料的厚度、摩擦系数模具间隙B和压边力P4大因素。试验采取L3正交表设计方案进行9次试验，如表1、表2所示。模具制造2016年第4期冲模技术表1影响回弹的4种参数的各水平值模具间隙B摩擦系数板料厚度T压边力P，MM，MMKN低位一1110TO05O820零位0113TO101240高位1115T0152O60表2实验设计BTP回弹结果MM1111139O821O0039731L115028401OO59565001一L29456011000087L一1103052810110007911O一100073与有限元模型建立本文采用板料成形专业模拟软件DYNAFORM对汽车横梁冲压成形进行有限元模拟。31材料性能汽车横梁选用的材料为AL6111一RR4，其主要性能参数如表3所示。表3材料性能弹性模量屈服强度密度材料泊松比硬化指数MPAMPATONMMAL61LLT4O3320710183026578510一32有限元模型利用UNIGRAPH软件，先建立汽车横梁三维模型，最后导人DYNAFORM软件，划分网格生成网格模型，如图1所示。图1有限元网格划分模3_3载荷施加进行载荷施加前，加人表3参数到材料属性中。冲压模型依据表2参数设置，以横梁两端边界为固定定位，在板材冲压成形部位施加表2相关压边力进行模拟。4模拟结果及分析41回弹计算和回弹结果图2A为回弹计算后得到的零件形状，图2B为回弹前后的沿图2A所示的截面的形状。为得到具体的回弹量，可根据模拟后截面的回弹值与模拟前截面未回弹值之差表征。图2回弹测量的横截面及其计算结果B12模具制造2016年第4期冲模技术通过对表2设置的参数有限元模拟，并按图2测量的方法，测得不同参数在图2位置的回弹值如表2所示。42结果分析根据表2中得到的模拟回弹量值，进行方差分析，有关数据见表4所示。表4利用方差分析工艺参数对回弹的影响BPK12096129163923686890969229933703尼3066692211025109911463131668231539047067937047914986644942194025432L21551L2O8022GLZ。235083240169125605217283，378361800564186872428S3一C9576L1271269173647表4中K。表示第列第1水平的试验结果之和。表示第列第2水平的试验结果之和。表示第U第3水平的试验结果之和。S表示第列所有水平的试验结果的方差。9CM9表示正交试验的第I次试验的试验L结果。对方差分析结果如下总体方差可求得为95761127426917364351407。所以，B的变化引起的方差对整体方差的贡献占了1863957651407，厂的变化引起的方差对整体方差的贡献占了21931127151407，T的变化引起的方差对整体方差的贡献占了52362691751407，P的变化引起的方差对整体方差的贡献占了709364351407。由此，可以得出结论，6、厂、T、P这4个参数中，对横梁的回弹量的影响程度的先后顺序在TFBP。其中，板料厚度T对横梁成形后的回弹量的影响是最大的，超过了整体方差的一半，这就说明，在横梁冲压成形时，料厚的选取是十分重要的；其次影响较大的是摩擦系数厂和模具间隙B，分别为2193和1863，说明在横梁的冲压成形时，模具的润滑必须与合理的凸凹模间隙也是非常重要的；压边力P对横梁成形后回弹量的影响是比较小的。根据横梁成形后的要求，回弹量越小的成形效果越好，根据表4的各参数的方差分析可知，控制回弹的最好方案是一。厂。6P_。在该组参数下，进过DYNAFORM的模拟，横梁的回弹量为0018MM。5结论影响汽车横梁冲压成形回弹的主要参数为板料的厚度、摩擦系数、模具间隙和压边力，利用DYNAFORM软件模拟了其对汽车横梁成形进行回弹的影响，试验采用4因素3水平正交实验。利用方差分析方法对模拟结果进行分析，结果显示板料厚度的影响最大，其次为摩擦系数和模具间隙，影响最小的为压边力。参考文献1】王霄锋，张小乐，胡涛轿车转向杆系的优化设计【JJ清华大学学报自然科学版，200，44411152815312】包友霞，徐伟力，刘呈，林忠钦薄板成形中变压边力优化设计方法J机械工程学报，2001，3721051093陈炜汽车覆盖件拉延模设计关键技术研究J上海交通大学博士学位论文，20014】BURANATHITIT，CAOJBENCHMARKSIMULATIONRESULTSAUTOMOTIVEDECKLIDINNERPANELCNUMISHEET2005CONFERENCE，DETROIT，MI，AUGUST151920059199955】NACEURH，GUOYQ，BATOZJL，KNOPFLENOIRBCOPTIMIZATIONOFDRAWBEADRESTRAININGFORCESANDDRAWBEADDESIGNINSHEETMETALFORMINGPROCESSINTERNATIONAL