论文部分内容阅读
大型薄板局部特征类冲压件作为底板、背板、基体类零件,在汽车工业和家用电器业中应用十分普遍。这类零件的特点是板料厚度薄(0.6~0.8mm)、零件面积大、整体刚度较差,且由分布不均、深浅不一的局部特征所构成。对于较复杂的大型薄板类冲压件,由于不均匀的局部特征成形,使其在生产制造过程中经常会出现局部特征开裂、打鼓、翘曲回弹等问题,而开裂和翘曲回弹尤为严重,影响了产品质量和装配精度,延长了产品的更新换代周期。对于开裂问题,从上世纪90年代起,就有大量国内外学者进行了相关研究,一般通过调节压边力和设置拉延筋就能得到很好的解决。但是对于一些特殊的零件,比如背板零件,成形过程中既不能调节压边力又不能设置拉延筋。对于这种零件的开裂问题,必须寻求新的解决方法。对于回弹问题,近年来国内外学者在回弹预测与回弹控制方面做了大量的研究工作,但是对于由于局部特征成形导致的翘曲回弹问题研究的比较少。对于翘曲回弹的控制,目前也缺乏实际可行的一般方法和流程。本文基于工程实际,利用有限元数值模拟方法对大型薄板局部特征成形类零件成形过程中出现的凸包开裂和翘曲回弹控制技术进行了系统的研究。本文研究的具体内容包括:(1)对背板零件本身的结构成形特点和成形后的应力进行了分析,并对背板零件出现翘曲回弹问题的原因和机理进行了阐述。提出背板零件成形脱模后,交替分布的拉压应力的释放以及残余弯矩使零件未成形区域产生失稳现象是导致其出现翘曲问题的根本原因。(2)提出了多步成形危险截面转移法来解决背板零件出现的矩形凸包底部开裂问题。为了使局部特征有更好的成形质量,建立了材料SECCN5的质量函数曲线,并利用自适应响应面法对中间构型的几何参数——凹模入口圆角R1、凸模圆角R2以及成形深度H进行了优化。(3)研究了基于局部特征的翘曲回弹控制技术。对背板零件进行了特征提取,并对提取的局部特征进行了分析。提出了“弯矩抵消”方法和“波动剪切”方法,有效地控制了单特征成形过程中的翘曲问题,并利用多特征进行了验证,结果表明,这两种方法对于多特征成形过程中的翘曲回弹控制依然有效,从而可以推广到背板零件的翘曲回弹控制中。(4)研究了基于整体刚度的翘曲回弹控制技术。提出将形貌优化方法用于背板零件强化压痕的布置。对一个典型的背板零件在其未变形区域利用形貌优化方法布置了强化压痕,并对形貌优化结果进行了工程可制造化处理。计算结果表明,利用形貌优化方法布置强化压痕后,背板零件的各阶非刚体模态固有频率都有较大程度的提高,背板零件的整体刚度明显增强,从而可以对背板零件的翘曲起到抑制作用。