考慮模具彈性變形的先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓回彈控制與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車安全和排放等問(wèn)題日益突出。因此，生產(chǎn)低油耗、低排放的汽車，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是汽車工業(yè)發(fā)展的必然選擇。先進(jìn)高強(qiáng)度汽車用鋼因具有較高的強(qiáng)度和延伸率，能滿足車體輕量化和碰撞安全性、節(jié)能減排的要求，已被廣泛應(yīng)用于汽車車身結(jié)構(gòu)和安全加強(qiáng)件等重要零部件中。然而先進(jìn)高強(qiáng)鋼板的高屈服極限使得成形載荷倍增、模具受力工況加劇惡劣，由此產(chǎn)生的模具彈性變形對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼板成形的影響不容忽視。
　　傳統(tǒng)的沖壓模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則僅依靠增大模具

2、厚度和體積、選擇高硬度的模具材料抑制先進(jìn)高強(qiáng)鋼沖壓?jiǎn)栴}，但增加了模具制造成本及生產(chǎn)能耗。針對(duì)以上不足，論文在國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題（2010ZX04014-072）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51075269）的支持下，考慮模具彈性變形，對(duì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼DP780沖壓成形工藝以及模具結(jié)構(gòu)分別開(kāi)展優(yōu)化研究。論文的研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)模具減重、改善沖壓件的成形質(zhì)量具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。所取得的主要研究成果如下：
　　利用沖壓模具壓邊圈彈性變形的關(guān)鍵位

3、置，研究了不同拉深筋參數(shù)下壓邊圈在板料成形數(shù)值模擬過(guò)程中的彈性變形分布、變化，分析了壓邊圈彈性變形對(duì)壓邊力分布及沖壓回彈的影響，總結(jié)了拉深筋參數(shù)與壓邊圈彈性變形、壓邊力及沖壓回彈的規(guī)律，揭示了壓邊圈彈性變形與沖壓回彈之間的關(guān)系。
　　利用Altair Hypermesh有限元分析軟件建立有限元模型，在考慮模具彈性變形的基礎(chǔ)上，利用LS-DYNA軟件分析了拉深筋、壓邊力等沖壓工藝參數(shù)對(duì)DP780沖壓回彈的影響變化，提出了基于拉深筋、

4、壓邊力等新沖壓工藝優(yōu)化方案。以Kriging算法建立近似模型，通過(guò)自適應(yīng)模擬退火尋優(yōu)算法搜索最優(yōu)解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，拉深筋可以在一定程度上控制回彈。優(yōu)化后板料Z向最大回彈值由2.217mm降低至1.933mm，降低了13％。
　　根據(jù)壓邊圈在沖壓成形過(guò)程中的受力變化，采用關(guān)鍵載荷步的節(jié)點(diǎn)載荷進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，取板料沖壓成形數(shù)值模擬過(guò)程中的壓邊力峰值及穩(wěn)定值作為結(jié)構(gòu)分析的載荷步，在保證結(jié)構(gòu)分析結(jié)果全局性的同時(shí)，提高了結(jié)構(gòu)分析的效率。設(shè)置壓

5、邊圈為彈性體進(jìn)行板料成形數(shù)值模擬，獲取壓邊圈與板料、頂桿的接觸力，基于載荷映射算法思想，將數(shù)值模擬成形過(guò)程中的接觸力加載為結(jié)構(gòu)分析的力邊界條件，反映了真實(shí)的壓邊圈受力狀態(tài)，提高了結(jié)構(gòu)分析的準(zhǔn)確性。
　　建立沖壓模具壓邊圈的拓?fù)鋬?yōu)化模型，在控制壓邊圈彈性變形的基礎(chǔ)上，對(duì)壓邊圈進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，優(yōu)化后壓邊圈設(shè)計(jì)空間體積降低了約65.9%，而壓邊圈彈性變形增加了約26.2%，板料Z向最大回彈增加了約18.9%?；谕?fù)鋬?yōu)化的單