汽车用先进高强度钢板制件拉毛与回弹缺陷模拟研究

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先进高强度钢板(Advanced High Strength Steels sheet, AHSSs)因汽车工业的高速发展而得到广泛使用。然而因其特有的性质(高强度、低塑性),在利用板料冲压成形技术生产先进高强度钢板汽车制件时,容易产生拉毛和回弹等缺陷,造成大量废品,并降低了模具的使用寿命。在冲压成形先进高强度钢板制件过程中,板料和模具(几何结构、材质、力学性能和表面形貌等),以及成形工艺(冲压力、冲压速度和润滑等)等因素,对成形件表面拉毛以及回弹的影响非常复杂。通过对拉毛和回弹的机理进行理论分析,建立合适的评价方法;采用有限元分析的方法,对影响拉毛和回弹现象的因素和发生位置进行了分析和预测。(1)对拉毛和回弹的发生机理及其影响因素进行了理论分析和研究,根据主要影响因素建立了相应的评价方法,最终模拟研究的结果表明所建立的评价方法是合理的。(2)利用对汽车覆盖件和结构件冲压成形所用的典型工艺进行分析,并参照国际板料成形数值模拟会议(NUMISHEET2011)所给的benchmark4模型,建立了一个U形通道成形模型,利用该模型对双相钢DP780在成形后的拉毛和回弹现象进行了研究。(3)对于成形件表面拉毛方面,采用了商用有限元软件Abaqus6.10中的动力显式程序Abaqus/Explicit,结合MATLAB数值计算方法,对得到的历史输出结果进行计算,得到冲压成形中的关键因素接触压力和滑动距离对拉毛的影响规律,发现拉毛多发生在凹模圆角起始位置,随着冲压行程的增加,接触压力趋于平缓;且对圆形凹模圆角,随着圆角半径增大,极限接触压力逐渐减小。根据分析结果对U行通道成形模具和成形工艺进行了优化,得到能减轻成形件表面拉毛的工艺方案。(4)U形通道成形回弹方面,使用DYNAFORM5.6对回弹量进行分析,对比了有无预应变对回弹的影响,同时对压边圈压边力和板料厚度对回弹的影响规律进行了研究;其中材料在施加预应变后,U形通道回弹量随之增加,且压边力增大后能显著减小回弹,而板料厚度对回弹的影响较小。
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