冲压件表面滑移线的实验与仿真研究

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随着时代的进步,人们的审美观念不断在提高与发展,汽车产品的造型设计也不断地向高水平发展,纵观汽车造型设计的演变,汽车设计语言有一个明显的趋势,就是汽车外观越来越“棱角分明”,但是,这大大增加了汽车车身覆盖件的生产难度。在汽车行业中,汽车覆盖件通常被称为A级曲面,这类曲面要求喷漆后在光照条件下不会出现严重的反射问题,常见的汽车A级曲面表面缺陷有模具压痕,塌陷,畸变,冲击线以及滑移线等。滑移线是冲压成形后金属板料在非接触面上的可见带状曲线,在冲压过程中,当板料流经模具圆角时经历弯曲、反弯曲和拉伸时会产生滑移线。滑移线缺陷严重影响了汽车车身覆盖件的表面质量,这种缺陷的形成极大增加了模具开发的工作周期及生产成本。因此,在冲压CAE阶段,必须对模具开发前的滑移线风险进行预测,以防止冲压生产中对模具和工艺进行大量的变更。但是,现阶段用计算机仿真模拟来预测和显示实际可观察到的滑移线,并对滑移线的严重程度进行定量评价仍然是一个挑战。因此,本文主要研究不同工艺参数对滑移线的影响规律,并将实验与仿真结果结合提高滑移线预测的准确性,为实际冲压生产中解决滑移线问题提供指导。本文主要研究内容如下:(1)本文以汽车轻量化材料铝合金AL6061-T6作为研究对象,针对其在冲压成形过程中出现的滑移线问题进行研究。首先,对材料的基础力学性能进行测试,为后续的仿真分析提供必要的参数。根据国标金属单向拉伸试验要求,完成两部分实验:一是获取材料的力-变形曲线实验,并计算得到真应力-真塑性应变曲线。二是测量材料的厚向异性系数实验,测量得到铝合金AL6061-T6材料的厚向异性系数分别为0r=0.762、r45=0.493和r90=0.795,说明该材料存在明显的各向异性特性,因此,在仿真时应选择能够表达材料各向异性特性的三参数Barlat材料模型。(2)根据滑移线产生的条件,设计了一套能使板料产生滑移线的U形模具。实验探究了不同凹模圆角、拉延筋高度、轧制方向等工艺参数对滑移线的影响规律,并根据目视观察和实验测量滑移线部位的表面粗糙度,发现滑移线越严重,表面粗糙度值越大,基于此,提出了利用表面粗糙度值来表征滑移线严重程度的方法。(3)基于AutoForm软件建立有限元仿真模型,对比分析仿真与实验的结果,进一步揭示了不同工艺参数对滑移线的影响规律。针对实验样件上已知的滑移线位置,探讨了利用仿真后处理技术检测滑移线的方法,观察到滑移线的严重程度与软件中的接触压力和反弯曲应变等有关,可以为实际生产中解决滑移线问题提供参考。
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