板料成形过程的回弹控制与工艺参数优化研究

发布时间：2017-06-06 00:02

  本文关键词：板料成形过程的回弹控制与工艺参数优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：板料成形中的回弹现象是成形过程中的常见缺陷，对零件的尺寸精度和生产效率造成极大的影响，为提高冲压件的产品质量，缩短新产品开发周期，必须对回弹进行准确的预测和有效的控制。工程中通常基于经验和反复试验来减小或消除回弹的影响，这样既花费大量时间，又耗费大量财力。上世纪90年代，有限元仿真技术开始广泛应用于板料成形的回弹模拟中，基于有限元模拟技术，，实现板料成形过程的工艺仿真，对回弹现象进行定量的数值计算，同时对模具形状不断修正使回弹后工件的实际形状和尺寸恰好满足设计形状要求。这样不仅节约了大量的人力物力，而且缩短了设计生产时间。 本文首先介绍了回弹预测方法的发展概况，回顾了用于回弹预测的解析法、试验法和有限元数值模拟方法的发展历史及国内外学者在这些方面作出的成就，指出有限元模拟成为了目前用于回弹预测的非常有效的方法。 利用力学原理，以板料的弯曲成形为例，通过分析弯曲过程的弯曲变形区和非变形区的应力应变分布及材料流动，详细描述了回弹产生的力学机理；随后介绍了回弹控制方法的发展状况，分析了模具结构修正法和压成形工艺控制的发展概况。 研究了有限元数值模拟回弹计算的具体过程，并分别对前处理、有限元分析和后处理及其关键技术进行了介绍，系统分析了板料成形回弹模拟中材料模型、单元类型、单元尺寸、本构方程、有限元算法、接触和摩擦法则、积分点选取、虚拟凸模速度等模拟参数的选取对回弹模拟精度的影响。分析表明：采用小尺寸的薄板壳单元、采用显式算法的接触法则、采用经典的库仑摩擦定律计算摩擦力和积分点取7个高斯积分点能提高回弹模拟的精确度。 以细长形支腿为研究对象，实现了其成形过程的数值模拟。分别研究了压边力、毛坯形状、不同的工件结构设计、材料性能参数等对回弹的影响，得到了不同参数对工件回弹的影响规律。研究结果表明：回弹角随压边力的增大、凸模圆角半径和凸凹模间隙的增大而增大，随板料厚度、摩擦系数、材料硬化指数和弹
【关键词】：板料成形 回弹 有限元模拟 遗传算法
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG386.3
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 选题意义10-11
• 1.2 回弹预测方法的发展概况11-17
• 1.2.1 解析法11-13
• 1.2.2 实验法13
• 1.2.3 有限元数值模拟方法13-17
• 1.3 回弹控制方法研究概况17-18
• 1.3.1 模具结构修正法17
• 1.3.2 成形工艺控制17-18
• 1.4 本文研究内容18-20
• 第2章 板料冲压回弹理论及其数值模拟技术20-38
• 2.1 回弹理论20-25
• 2.1.1 弯曲过程中的应力分析20-22
• 2.1.2 弯曲时的回弹22-25
• 2.3 板料成形回弹模拟系统25-28
• 2.3.1 前处理25-27
• 2.3.2 有限元分析27-28
• 2.3.3 后处理28
• 2.3 回弹模拟计算方法28-29
• 2.4 模拟软件29-30
• 2.5 数值模拟参数对回弹精度的影响30-33
• 2.5.1 有限元算法30
• 2.5.2 单元类型30-31
• 2.5.3 单元尺寸31
• 2.5.4 材料模型31-32
• 2.5.5 积分点的选取32
• 2.5.6 接触和摩擦法则32
• 2.5.7 本构方程32-33
• 2.5.8 虚拟凸模速度33
• 2.5.9 时间步长的确定33
• 2.6 回弹模拟实例33-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 板料成形回弹模拟及其影响因素分析38-53
• 3.1 概述38
• 3.2 模拟试验38-42
• 3.3 工艺参数和材料性能参数等对回弹的影响42-51
• 3.3.1 压边力的影响43
• 3.3.2 凸模圆角半径的影响43-44
• 3.3.3 凸凹模间隙的影响44-45
• 3.3.4 板料厚度的影响45-46
• 3.3.5 摩擦系数的影响46-47
• 3.3.6 直边高度的影响47-48
• 3.3.7 底面拉深深度48-49
• 3.3.8 材料性能的影响49-50
• 3.3.9 材料硬化指数的影响50-51
• 3.4 回弹控制51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 板料成形过程回弹控制的工艺参数优化研究53-72
• 4.1 最优化设计的主要内容和一般原则53-55
• 4.1.1 目标函数的确定原则54
• 4.1.2 设计变量的确定原则54
• 4.1.3 约束条件的确定原则54
• 4.1.4 最优化方法的确定原则54-55
• 4.2 遗传算法55-60
• 4.2.1 遗传基因算法概况55-56
• 4.2.2 遗传算法的基本步骤56-60
• 4.3 回弹控制的工艺参数优化模型的建立60-62
• 4.4 板料弯曲回弹工艺优化系统的建立与软件开发62-67
• 4.4.1 遗传算法优化程序开发62-65
• 4.4.2 遗传算法关键问题的处理65-66
• 4.4.3 优化系统建立66-67
• 4.5 优化实例67-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第5章 结论与展望72-74
• 5.1 结论72-73
• 5.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78-79
• 致谢79-80
• 学位论文评阅及答辩情况表80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵立辉;吕萌萌;徐虹;郑生虎;;高强度钢冲压件侧壁卷曲缺陷的数值模拟分析[J];汽车工艺与材料;2011年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周耀东;制件—模具—装备系统机械耦合刚度研究[D];天津理工大学;2010年

2 程磊;基于仿真的S形轨道件冲压成形回弹研究与参数优化[D];南京理工大学;2011年

3 戈丽敏;轿车高强度钢后横梁成形仿真及回弹补偿研究[D];燕山大学;2011年

4 宋聪惠;直缝焊管JCO成形过程理论分析与实验研究[D];燕山大学;2011年

5 杨强;大型直缝焊管成形板边预弯弹复解析及工艺参数优化[D];燕山大学;2012年

6 郑超;汽车后桥横梁冲压回弹控制与工艺参数优化研究[D];合肥工业大学;2007年

7 陈高翔;Z形型材滚弯成形有限元模拟及数值分析[D];西安理工大学;2010年

8 朱建军;基于回弹曲线的AHSS成形补偿研究[D];湖南大学;2010年

9 杨川;基于径向基代理模型的板料回弹预测研究[D];西南交通大学;2012年

10 关婧;板料冲压成形拉延筋高度控制技术基础研究[D];重庆理工大学;2012年

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本文编号：424900