铝型材拉弯成形的数值模拟及回弹补偿方法研究

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铝型材的拉弯成形工艺在工程领域有着广泛的运用,是制造汽车、轨道车辆等零部件的关键成形技术。拉弯成形工艺较为复杂,成形后零件存在截面变形和回弹等问题,严重影响零件的成形精度和表面质量。因此提高拉弯成形件的质量,降低生产成本,对实际的生产具有十分重要的意义。本文主要研究汽车行李架A6043型号铝型材的拉弯成形过程,采用有限元仿真技术对型材的拉弯成形工艺和成形规律进行了系统的研究,获得了工艺参数对回弹的影响规律,得出最佳工艺参数,通过对模具型面进行优化得到合格的零部件,并进行相应的二次开发以提高工作效率。本文完成的主要工作包括:(1)建立了拉弯成形的有限元模型。以拉弯成形后型材的回弹量为试验指标,采用设计响应面的试验方案,对拉弯成形质量的主要工艺参数预拉量、包覆拉伸量、补拉量、摩擦系数进行研究。(2)完成了拉弯成形工艺优化的研究。通过仿真试验得出回弹量与预拉量、包覆拉伸量、补拉量及摩擦系数之间的关系及最佳的工艺参数。最佳工艺参数为:预拉量0.8%、包覆拉伸量4%、补拉量0.8%、摩擦系数0.1。(3)进行了模具型面的补偿算法研究。在最佳工艺参数的基础上,建立有限元模型及工艺参数针对不同的曲率模具进行数值模拟,选择差值法和弦截法对回弹进行迭代补偿模拟,并对单曲率和双曲率的模具型面进行了迭代优化,得到误差可接受的成形件。(4)最后开发了拉弯成形的功能插件。为了提高工作效率,将拉弯与回弹两个仿真进行了合并处理,形成一个GUI开发的建模平台,通过测试进行验证,并与手动建模计算结果进行对比可知,结果表明该平台能够快速有效的完成预设要求。
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