扶梯不锈钢外盖板拉弯成形工艺研究

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拉弯成形是板材的一种成形工艺,在车辆、轨道交通、航天等领域应用广泛。由于其成形过程较为复杂,卸载后的回弹与材料性能、拉伸量、摩擦系数、模具半径等多方面因素有关,因此充分研究这些因素对回弹的影响机理,对提高产品的成形精度十分重要。本文以扶梯不锈钢外盖板为研究对象,分析了变形阶段截面上应力应变的分布,并利用ABAQUS软件研究了不同工艺参数对回弹的影响规律及机理,为生产中工艺参数的选择提供一定的依据。以下为本文的研究内容及结论:(1)本文首先对不锈钢SUS430材料进行拉伸试验,获取其力学性能参数;然后利用ABAQUS软件对外盖板拉弯成形过程进行建模仿真,并进行拉弯实验验证其准确性。(2)基于预拉伸-弯曲-补拉伸的加载方式,对三个变形阶段进行分析,描述了不同拉伸量情况下截面上应力应变的分布情况,并对卸载后截面上的残余应力分布进行分析,研究表明:随着拉伸量的增加,截面整体逐渐进入塑性变形且卸载后截面上分布的残余应力较小。(3)通过外盖板拉弯仿真分析,研究了材料参数、拉伸量、摩擦系数及模具半径对回弹的影响规律,研究表明:回弹随着板材弹性模量的增大而减小、随着屈服强度的增大而增大;随着拉伸量的增加回弹呈减小趋势,当应力中性层未偏移出外盖板截面时,随着包覆拉伸量增加,回弹减小的程度较大,且施加一定的补拉伸可以避免法向翘曲缺陷的产生;型材与模具间的摩擦力阻碍了拉力均匀地传递到型材的各个截面,随着摩擦系数增加,回弹呈增大趋势模具半径越小,则型材的弯曲程度越大,卸载后产生的回弹也越大,在两种模具半径补偿方法中,弦截法的迭代精度比差值法高。(4)以外盖板为对象,研究了在相同的拉伸量情况下,四种拉伸量分配方式:均匀分配、对数递增分配、正弦递增分配、线性递增分配对其回弹的影响,研究表明:当拉伸量为3%时,不同分配方式下截面内侧的塑性变形差异较大,其中前期施加拉伸量较小的线性递增分配方式下产生的回弹最小,原因是此时截面未完全进入塑性拉伸变形状态,线性递增分配下截面内侧的塑性变形程度最大,故卸载后的回弹最小;当拉伸量为5%时,不同分配方式下回弹差异较小,其中前期施加较大拉伸量的均匀分配下的回弹量最小,原因是此时截面完全进入塑性拉伸变形状态,均匀分配下截面整体的塑性变形程度最大,故卸载后的回弹最小。
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