高強度金屬板多道次漸進折彎成形及回彈研究.pdf

1、板料折彎是一種重要的成形方法。單一道次的折彎只適合簡單型面工件的成形，對高強度大型復雜工件難于通過單道折彎加工而成。需采用多工步逐道漸進折彎成形的方法，該方法是一種柔性的板料成形工藝。它把工件復雜型面逐道離散化，將工件型面復雜的幾何信息轉(zhuǎn)換成一系列單一道次的折彎參數(shù)，通過計算機數(shù)字控制每一道次的板料進給量和凸模下壓位移參數(shù)來漸進成形高精度工件。這種工藝尤其適合大型起重機的吊臂，水泥泵車伸縮折疊承載臂、石油天然氣壓力管道、橋梁臂、船體型線

2、外板等中小批量新產(chǎn)品的開發(fā)，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本。
　　 板料的漸進折彎成形是彈-塑性變形的一種方式，不可避免的存在回彈現(xiàn)象。回彈的存在將降低零件的幾何精度、影響后續(xù)的裝配、增加試修模以及成形后校形的工作量，延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，制約著漸進折彎成形的進一步推廣和應用，尤其是對用高強度高回彈鋼板成形大型工件的應用。漸進折彎成形回彈問題是一個十分復雜的問題，影響因素很多且相互耦合，表現(xiàn)出高度的非線性。這些使得對板料

3、折彎的回彈預測、回彈建模及回彈修正的研究不易深入，對涉及回彈要素的大型工件漸進折彎成形工藝及回彈翹曲變形分析的研究報導更是鮮見。因此探索漸進折彎成形工藝，研究有效的回彈預測、建模與補償方法，提高漸進折彎成形工件的形位精度及消除工件的翹曲變形，是板材漸進折彎成形領(lǐng)域迫切需要解決的難題。
　　 本文針對高強度板料折彎成形的特點，在正交試驗的基礎(chǔ)上，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)為研究手段，建立了回彈預測模型，并引入遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡權(quán)值和閾

4、值進行優(yōu)化，有效避免了BP神經(jīng)網(wǎng)絡易陷入局部極小收斂性而得到全局最優(yōu)解。相比基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的回彈預測模型具有更高的預測精度和穩(wěn)定性。以量綱分析方法建立了回彈數(shù)學模型，引入了物理定律的量綱齊次原則和用于量綱分析建模的Buckingham pi 定理，推導出含各物理變量的計算公式，定量求解了折彎回彈與模具參數(shù)、板材參數(shù)之間的非線性關(guān)系。以離線閉環(huán)成形控制技術(shù)建立了回彈優(yōu)化修正模型。將自動控制理論中反饋控制思想引入多道次漸進折彎成形，提出一

5、種基于傅立葉結(jié)合小波變換的離線閉環(huán)控制迭代算法，進行折彎凸模型面修正，實現(xiàn)回彈誤差的精確補償。上述三個模型結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)為實際生產(chǎn)中解決多道次漸進折彎成形工藝、折彎模具設(shè)計、回彈、翹曲變形等問題提供了一條新的途徑。
　　 本文基于板材成形彈塑性本構(gòu)模型，提出Hill各向異性屈服準則、Swift硬化準則、平面應變假設(shè)條件下高強度鋼板折彎成形的理論問題；推導了板料折彎時應力應變的彈塑性本構(gòu)方程；建立了用于漸進折彎成形數(shù)值模擬的AB

6、AQUS三維彈塑性有限元模型；解決了成形工藝中板料進給、凹模開口、凸模位移加載等關(guān)鍵技術(shù)。
　　 利用適合動態(tài)和非線性分析的ABAQUS/Explicit 顯式模塊模擬板料成形過程，適合靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析的ABAQUS/Standard 隱式模塊模擬板料的回彈過程。并將其應用于一大型半橢圓形工件逐道成形與逐道回彈的數(shù)值模擬，包括成形工藝模擬及翹曲缺陷模擬。該方法不僅能獲得優(yōu)化的折彎模具參數(shù)與最佳的成形工藝參數(shù)，還揭示了板材屬性整體不