染雾汽车铝板顶盖成形回弹优化的数值模拟论文 篇一
标题：汽车铝板顶盖成形回弹优化的数值模拟
摘要：本研究旨在通过数值模拟方法优化汽车铝板顶盖的成形回弹性能。首先，利用有限元分析软件建立了汽车铝板顶盖的数值模型，并对其成形过程进行了模拟。其次，通过对成形过程中的应变和应力进行分析，确定了成形过程中的回弹问题。随后，采用优化方法对回弹问题进行了优化，并得到了经过优化的汽车铝板顶盖的成形回弹性能。最后，通过对比分析优化前后的成形回弹性能，验证了优化方法的有效性。
关键词：汽车铝板顶盖；成形回弹；数值模拟；优化
引言：随着汽车工业的快速发展，轻量化设计成为了汽车制造领域的一个重要方向。铝合金材料因其优良的性能被广泛应用于汽车制造中，而汽车铝板顶盖作为汽车外部构件之一，其成形回弹问题一直是制约其质量和性能的重要因素。因此，如何通过优化设计和成形工艺，提高汽车铝板顶盖的成形回弹性能成为了研究人员关注的焦点。
方法：本研究采用了数值模拟方法对汽车铝板顶盖的成形回弹性能进行了分析和优化。首先，利用有限元分析软件建立了汽车铝板顶盖的数值模型，并考虑了成形过程中的各种影响因素，包括材料性能、工艺参数等。然后，通过对成形过程中的应变和应力进行分析，确定了成形过程中的回弹问题。接着，采用优化方法对回弹问题进行了优化，通过调整材料性能和工艺参数等因素，得到了经过优化的汽车铝板顶盖的成形回弹性能。
结果：经过优化后，汽车铝板顶盖的成形回弹性能得到了显著的提高。优化后的铝板顶盖在成形过程中的回弹程度明显降低，形状保持性更好。同时，优化后的铝板顶盖在应力分布方面也有了明显的改善，应力集中现象得到了一定程度的缓解。因此，通过数值模拟方法对汽车铝板顶盖的成形回弹进行优化是可行且有效的。
结论：本研究通过数值模拟方法对汽车铝板顶盖的成形回弹进行了优化，得到了经过优化的铝板顶盖的成形回弹性能。优化后的铝板顶盖在成形过程中的回弹程度明显降低，形状保持性更好，并且应力分布也得到了改善。因此，本研究的结果对于提高汽车铝板顶盖的质量和性能具有一定的参考价值。
汽车铝板顶盖成形回弹优化的数值模拟论文 篇二
标题：数值模拟在汽车铝板顶盖成形回弹优化中的应用
摘要：本研究旨在探索数值模拟在汽车铝板顶盖成形回弹优化中的应用。通过建立汽车铝板顶盖的数值模型，利用有限元分析软件对其成形过程进行模拟，并通过对成形过程中的应变和应力进行分析，确定了成形过程中的回弹问题。随后，采用数值模拟方法对回弹问题进行优化，并得到了经过优化的汽车铝板顶盖的成形回弹性能。最后，通过对比分析优化前后的成形回弹性能，验证了数值模拟在汽车铝板顶盖成形回弹优化中的应用效果。
关键词：汽车铝板顶盖；成形回弹；数值模拟；优化；应用
引言：汽车工业的快速发展对汽车制造领域提出了更高的要求，轻量化设计成为了汽车制造的重要方向。铝合金材料因其优良的性能被广泛应用于汽车制造中，而汽车铝板顶盖作为汽车外部构件之一，其成形回弹问题一直是制约其质量和性能的重要因素。数值模拟作为一种有效的工具，在汽车铝板顶盖成形回弹优化中具有广泛的应用前景。
方法：本研究采用数值模拟方法对汽车铝板顶盖的成形回弹进行优化。首先，建立了汽车铝板顶盖的数值模型，并考虑了各种影响因素，包括材料性能、工艺参数等。然后，利用有限元分析软件对铝板顶盖的成形过程进行了模拟，并通过分析成形过程中的应变和应力，确定了成形过程中的回弹问题。接着，采用数值模拟方法对回弹问题进行优化，通过调整材料性能和工艺参数等因素，得到了经过优化的汽车铝板顶盖的成形回弹性能。
结果：经过数值模拟的优化，汽车铝板顶盖的成形回弹性能得到了显著的提高。优化后的铝板顶盖在成形过程中的回弹程度明显降低，形状保持性更好。同时，应力分布也得到了改善，应力集中现象得到了一定程度的缓解。因此，数值模拟在汽车铝板顶盖成形回弹优化中的应用是可行且有效的。
结论：本研究通过数值模拟方法对汽车铝板顶盖的成形回弹进行了优化，并得到了经过优化的铝板顶盖的成形回弹性能。优化后的铝板顶盖在成形过程中的回弹程度明显降低，形状保持性更好，并且应力分布也得到了改善。因此，数值模拟在汽车铝板顶盖成形回弹优化中的应用具有重要的实际意义。
汽车铝板顶盖成形回弹优化的数值模拟论文 篇三
汽车铝板顶盖成形回弹优化的数值模拟论文
1 引 言
为满足汽车轻量化要求，轻量化材料得到了迅猛发展。与钢板相比，铝合金具有密度小、比强度高、耐锈蚀等优点，能满足汽车轻量化的要求，成为汽车轻量化技术中替代钢板的主要材料之一。由于微观结构差异，汽车用铝合金板的成形性能与汽车钢板相比有较大的差异，传统钢板的成形理论和技术不能直接应用到铝合金板上。汽车用铝合金板的冲压成形机理和规律是国际学术研究的前沿技术。顶盖作为汽车最重要的大型外覆盖件之一，其质量的好坏直接影响整车的外观和质量。回弹是汽车顶盖主要缺陷之一，会造成顶盖外观变形和装配困难。以下通过采用不同的冲压工艺方案，探索解决汽车铝板顶盖回弹的方法。
2 零件冲压工艺分析
汽车顶盖，外形尺寸为 1 792 mm×1 244 mm×131 mm。中 A 段为车头部分，C为车尾部分，B段与D段对称。零件冲压工艺如下：①拉深;②正修边、侧修边和A段整形;③冲孔、修边和C段整形;④冲孔、修边及B、D段侧翻边。
3 CAE 回弹结果分析
由于零件B、D段对称，其工艺性质一致，仅对A、B、C 3 段采用 Autoform 进行仿真分析。零件各工序模拟回弹结果，工序①的回弹主要集中在零件周边的工艺补充面上;经工序②切边后，板料内应力得以释放，零件回弹量整体减小;工序③的回弹主要集中在B、C段天窗翻边处，零件外边缘回弹量较小;工序④的'天窗翻边处回弹量减小，但A、C段的回弹与工序③相比明显增大。对比工序③、④的工艺和仿真回弹分析，零件天窗区域翻边是工序④回弹量增大的主要原因。
4减小天窗翻边回弹的措施
根据回弹结构分析，优化零件天窗区域翻边工艺。
方案2：保持板料原有形状，仅改变天窗翻边的工艺补充面形状，在拉深工序进行局部天窗翻边，将翻边R角由R2.5mm增至R3mm，特征深度8 mm，底部圆角R6 mm。经分析，R3 mm圆角处开裂严重，原因是新增凹坑会在成形中增大板料向内流动的阻力，板料流经R3mm圆角时受力大于材料的抗拉强度，导致失稳破裂。
方案3：天窗翻边处工艺补充面不变，在板料中间开孔。根据方案2的工艺缺陷，凹坑特征处的板料仅由外部板料补充，R角处受到较大拉应力以致开裂。在板料中间开孔后，天窗区域板料不再是单独胀形，板料开孔边界会随着拉深进程向外扩张，补充凹坑处的板料。成形仿真结果可知，在板料中间开孔后大大降低了零件中间区域的应力，板料R3 mm圆角处的开裂消失，零件E面(不易充分拉深，另外板料开孔处圆角部分受力不均，易失稳开裂。
方案4：板料尺寸和凹坑与方案3相同，但在板料开孔处加上压料板并施加350 kN的压力。
如图6所示，以凹坑内边界为界限设计上压料板，并在上压料板上设置加强筋，图6(b)为A-A截面的尺寸参数，图6(c)为B-B截面的尺寸参数。
方案4仿真成形结果，在板料开孔处加上压料板后，板料开孔区域拉深状态得到改善，上压料板拉深筋外侧区域成形充分。因上压料板对板料流动的控制作用，板料开孔区域向外扩展的过程中变形均匀，圆角处开裂消失。
方案5：外侧压边圈与方案4相同，将板料中间开孔处的上压料板换为内压边圈，并在该处设置台阶，加强内压边圈对板料的成形作用。
方案5仿真成形结果，板料开孔圆角部分受力不均，易失稳开裂，但与方案3相比，零件E面拉深较充分。
5 结果比较
5.1 拉深减薄率对比
方案1、4、5拉深减薄率对比，方案1 减薄率较大区域出现在零件 A、C 段的 R 角区域(最大减薄率0.18)，方案4减薄率较大区域出现在零件天窗圆角翻边处(最大减薄率0.228)，方案5减薄率较大区域出现在内压边圈台阶的R角处(最大减薄率0.21)，尚满足标准。综上所述，对比方案1、方案4
5.2 回弹对比
图11所示为方案1、4、5在成形零件经过工序④后的回弹分析图，对比如下：
(1)方案4与方案1相比：零件A段的回弹量超差区域减小，该处回弹最大值由9.52 mm降至6.34mm;C 段整形区域的回弹量超差区域基本消失，优化效果明显，回弹最大值由4.29 mm降至3.24 mm;B 段翻边区域的回弹量整体降低。
(2)方案5与方案1相比：零件A段的回弹量超差区域减小，但回弹的整体趋势与方案1相反;B段翻边区域的回弹量整体增大以致超差，该处回弹最大值为9.39mm;C段翻边区域优化效果明显，回弹超差区域基本消失。
综上所述，施加上压料板优化零件整体回弹状态，天窗翻边处回弹优化效果明显;施加内压边圈对零件A、C段的回弹状态优化效果明显，但天窗翻边处的回弹状态恶化。
6 结束语
(1)单独在零件天窗区域增加凹坑(方案2)虽可成形出部分天窗翻边，减小后续天窗翻边所造成的回弹，但板料R角处易开裂;在板料中间开孔(方案3)虽可消除板料R角处开裂，但因释放零件中部应力导致靠近开孔处拉深不充分。
(2)在板料开孔处加上压料板(方案4)和施加内压边圈(方案5)，零件E面的减薄率基本相同，但在局部圆角处的减薄率存在差异。
(3)在板料开孔处加上压料板(方案4)，开口圆角部分开裂消失且零件E面拉深充分;零件整体回弹状态得以改善，天窗翻边区域回弹优化效果明显。施加内压边圈(方案5)可优化零件E面的拉深状态，但板料开孔R角处易开裂;零件A、C区的回弹状态效果明显，但天窗翻边处的回弹状态恶化。相对而言，施加上压料板对控制零件整体回弹的果较好。
