板料成形回弹特征及其控制技术
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累,具有较强的均匀变形能力。
几个钢种的成形极限图的对比图见图1.2。
成形极限图能较全面的表征各类钢在各种应力状态下的成形性,从图1.2可以看出:双相钢和DP600的成形性相当,TRIP600的成形性和IF钢相当,且在深拉延和平面应变区的成形性还优于IF钢。
②回弹回弹是指冲压构件脱模后,偏离原在模具中形状的一种变形量。
高强度钢的机械性能和普通低碳钢有很大差异,钢板高强度化易引起塑性下降,成形性变差,而屈服强度的提高则引起面畸变和回弹效应,增加形状不稳定性。
典型的成形缺陷有开裂、形状不良、尺寸精度不良和卡模具等。
材料强度升高时,残余应力增大,易产生变形后弹性回复引起的形状不良和尺寸精度不良等。
这是高强度钢板成形中最为严重的问题【n。
导致由这类材料冲压而成的汽车冲压件的回弹量远大于使用普通低碳钢板的冲压件,回弹问题更加突出。
图1.3几种钢回弹对比图Fig1.3Spdngbackofdifferentsteels从图1.3可以看出,随着板料强度的提高,回弹越严重。
由于先进强度钢独特的材料性能,成形后的回弹比普通钢及传统高强度钢大。
因此回弹是先进高强度钢冲压成形工艺的设计难点。
利用有限元仿真软件,分析先进高强度钢的回弹特性,可有效指导先进高强度钢冲压成形设计。
1.4冲压回弹的分析和控制方法冲压回弹分析是回弹控制的基础,回弹分析的准确程度,决定了回弹控制的有效性。
只有准确预测回弹,才能从根本上解决回弹问题。
1.4.1冲压回弹的分析方法常用的回弹的分析方法有两种,解析方法和有限元方法。
①解析法重庆大学硕士学位论文2先进高强度钢介绍2先进高强度钢介绍2.1先进高强度钢简介根据国际上对超轻钢汽车的研究(ULSAB.AVC),把屈服强度在210-550N/ram2范围内的钢板称为高强度钢板;屈服强度大于550N/ram2的钢板称为超高强度钢板。
根据强化机理的不同又分为普通高强度钢板和先进高强度钢板。
其中,普通高强度钢板主要包括高强度IF(无『自J隙原子)钢、烘烤硬化钢、含磷(P)钢、各向同性(IS)钢、碳一锰(C.Mn)钢和高强度低合金(HsLA)钢;先进高强度钢主要包括双相(DP)钢、相交诱发塑性(踊P)钢、复相(cP)钢、贝氏体(BP)钢和马氏体(MP)钢等。
板料弯曲回弹及工艺控制板料在弯曲过程中,产生塑性变形的同时会产生弹性变形。
当工件弯曲后去除外力时,会立即发生弹性变形的恢复,结果使弯曲件的角度和弯曲半径发生变化,与模具相应形状不一致,即产生回弹。
回弹是弯曲成形过程的主要缺陷,它的存在造成零件的成形精度差,显著地增加了试、修模工作量和成形后的校正工作量,故在冲压生产中,掌握回弹规律非常重要。
如果在设计模具前,能准确掌握材料的回弹规律及回弹值大小,设计模具时可预先在模具结构及工作部分尺寸上采取措施,试冲后即使尺寸精度有所差异,其修正工作量也不会太大,这不仅可以缩短模具制造周期,而且有利于模具成本的降低及弯曲件精度的提高。
1 弯曲回弹的表现形式弯曲回弹的表现形式有下列二个方面(如图1所示):(a) 弯曲半径增加:卸载前板料的内半径r (与凸模的半径吻合),在卸载后增加至r0,半径的增量为△r二r0一r(b) 弯曲件角度增大:卸荷前板料的弯曲角为α(与凸模的顶角吻合),在卸荷后增大到α0,角度增量为△α=α0一α图1 回弹导致弯曲角和弯曲半径变化2 弯曲回弹产生的原因弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所引起的。
板料弯曲时,内层受压应力,外层受拉应力。
弹塑性弯曲时,这两种应力尽管超过屈服应力,但实际上从拉应力过渡到压应力时,中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区。
由于弹性变形区的存在,弯曲卸载后工件必然产生回弹。
在相对弯曲半径较大时,弹性变形区占的比重大,回弹尤其显著。
回弹是由于在板厚方向应力或应变分布不均匀而引起的。
这种应力和应变的不均匀分布是弯曲的特点,对于只施加弯矩的弯曲方式,要有效减少回弹是困难的。
为了使回弹减小,应尽量使板厚断面内的应力和应变分布均匀,为此可采取在纵向纤维方向对板料进行拉伸或压缩的方法,也可采用在板厚方向施加强压的方法。
在沿板的长度方向单纯拉伸变形的场合,除去外力后,由于在整个板厚断面内变形的恢复是均匀的,所以不会发生形状的变化。
板材与型材弯曲回弹控制原理与方法
在机械制造和建筑行业中,板材与型材的弯曲加工是非常常见的操作。
而在弯曲完成后,材料往往会出现一定的回弹现象,导致加工精度受到影响。
因此,如何控制弯曲回弹,提高加工精度成为了重要的问题。
一、弯曲回弹原理
当一段材料被弯曲后,由于材料内部的分子结构发生了变化,使得材料内部存在的应力分布也发生了改变。
在材料恢复到原始状态之前,这些应力将继续作用于材料,导致弯曲回弹现象的发生。
二、弯曲回弹控制方法
1. 选择合适的弯曲工艺
选择合适的弯曲工艺是减少弯曲回弹的关键。
常用的弯曲工艺包括冷弯、热弯和滚弯等。
冷弯工艺的回弹最大,而热弯和滚弯工艺则可以减少回弹。
2. 适当增加弯曲角度
在弯曲时,适当增加弯曲角度可有效减少回弹。
但是过分增加弯曲角度会导致破坏材料。
3. 采用预压弯曲方法
预压弯曲方法是指在正式弯曲前先对材料进行一定的预压弯曲,以减小材料内部应力分布的差异,从而减少回弹。
但是预压弯曲方法要求对材料和弯曲机具有更高的要求。
4. 加工后热处理
通过加工后热处理,可以改变材料内部的分子结构,从而减少回弹。
但是加工后热处理时间和温度的控制需要非常精准。
三、结论
以上是板材与型材弯曲回弹控制原理与方法的介绍。
在实际生产中,需要综合考虑材料的性质、弯曲工艺的选择、弯曲角度的控制、预压弯曲和加工后热处理等因素,以减少回弹现象,提高加工精度。
【⼲货】冲压成型⼯艺如何控制回弹?回弹是当载荷卸去后,变形体的形状得到部分恢复,零件的形状及尺⼨与冲压模具⼯作表⾯的形状和尺⼨不符,造成零件的尺⼨不在回弹公差范围内,影响产品的装配精度,⼯程上迫切要求解决由于回弹现象造成的产品误差。
冲压成形发⽣塑性变形,同时也发⽣了弹性变形。
成形负荷卸载后,零件便会产⽣⼀定回弹。
回弹是在板料成形后,成形件从模具中取出后必定会产⽣的变形,会影响零件最终形状。
回弹量⼤⼩直接影响⼯件的⼏何精度,同样也是⼯艺中很难克服的成形缺陷。
负荷卸载后应⼒变化曲线冲压件回弹的影响因素1)材料性能不同强度的冲压件,从普通板材到⾼强板,不同板材有着不同的屈服强度,板材的屈服强度越⾼,就越容易出现回弹现象。
厚板料零件的材料⼀般采⽤热轧碳素钢板或热轧低合⾦⾼强度钢板。
与冷轧薄板料相⽐,热轧厚板料的表⾯质量差、厚度公差⼤、材料⼒学性能不稳定,并且材料的延伸率较低.回弹前后应⼒变化2)材料厚度在成形过程中,板料厚度对弯曲性能有很⼤影响,随着板料厚度增加,回弹现象会逐渐减少,这是因为随着板料厚度增加,参与塑性变形材料增加,进⽽弹性回复变形也增加,因此,回弹变⼩。
板料界⾯的切向应⼒随着厚板料零件材料强度级别的不断提⾼,回弹所造成零件尺⼨精度的问题越来越严重,模具设计和后期的⼯艺调试都要求对零件回弹的性质及⼤⼩有所了解,以便采取相应的对策和补救⽅案。
对于厚板料零件,其弯曲半径与板厚之⽐⼀般都很⼩,板厚⽅向的应⼒及其应⼒变化不容忽视.。
3)零件形状不同形状零件回弹差异很⼤,形状复杂的零件⼀般都会增加⼀序整形,防⽌成形不到位出现回弹现象,⽽更有⼀部分特殊形状零件⽐较容易出现回弹现象,如U形零部件,在分析成形过程中,必须考虑回弹补偿事宜。
4)弯曲中⼼⾓弯曲中⼼⾓的值越⼤就表⽰回弹累积值越⼤,这样就会造成严重的回弹现象,冲压件形变的长度随着弯曲中⼼⾓的增⼤⽽增⼤。
5)模具间隙配合情况模具在设计时就要在相对⼯作部分留有⼀倍料厚的间隙,在间隙中容纳产品。
解决成型回弹的措施主要有以下几种:
1. 拉弯:这种方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力,改变板料内部的应力状态和分布情况,让整个断面处于塑性拉伸变形范围内,卸载后内外层的回弹趋势相互抵消,减小了回弹。
2. 局部压缩:通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度,使内外层的回弹趋势相互抵消。
3. 多次弯曲:将弯曲成形分成多次来进行,以消除回弹。
4. 内侧圆角钝化:从弯曲部位的内侧进行压缩,以消除回弹。
5. 变整体拉延成为部分弯曲成形:将零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。
6. 控制残余应力:拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状,在后道工序时再消除增加的形状,使材料内的残余应力平衡发生变化,以消除回弹。
7. 负回弹:在加工工具表面时,设法使板料产生负向回弹。
上模返回后,制件通过回弹而达到要求的形状。
8. 电磁法:利用电磁脉冲冲击材料表面,可以纠正由于回弹造成的形状和尺寸误差。
9. 控制模具和工艺参数:优化模具设计和工艺参数,如弯曲角、模具工作部分尺寸等,以降低回弹。
10. 材料选择:选择具有较低弹性模量和应变时效的材
料,或通过材料改性来降低回弹。
在解决成型回弹时,应根据实际情况选择合适的措施。
基于回弹控制的板料成形工艺优化方案分析回弹是汽车覆盖中最为严重的一种缺陷,因此寻找一种合理的设计方案成为了重要任务。
针对回弹控制的板料问题展开分析,通过分析确立了将多目标优化作为基础,实施具有综合评判性质的回弹检验方式;同时利用试验设计技术以及响应面等方式,与LS-DYNA关键字文件结合,一同建立起回弹控制成形工艺参数相应的集成优化模型,同时也对变压边力以及拉延筋力给回弹带来的影响进行了相应的分析,旨在在不断的分析中确定相应的优化方案。
标签:板料成形工艺;回弹控制;优化方案在汽车覆盖成形中,回弹是一种最为重要的、潜在的缺陷之一,回弹的存在给汽车覆盖带来了极大的消极影响,如由于回弹缺陷的存在汽车覆盖的尺寸精度会不断的下降,给汽车装配精度带来影响,给汽车的试模与调磨工作带来压力;同时也给汽车的整体外形与美观程度带来了消极影响。
另外,目前随着科技的发展,在汽车制造中必须要考虑其安全性与重量,为此当前已经有大量的铝合金板和高强度板被使用,由于材料的特殊性使得回弹问题更加严重,该问题急需被解决。
1 控制的板料优化算法、策略与集成分析在对控制的板料优化过程成中,完成有限模拟往往需要较长的时间,而应用对代理元模型即响应面模型不断优化方式能够在节省时间的基础之上,实现提升计算效率的目的[1]。
与此同时,也可以在初步优化的过程中,应用试验设计的方式优化设计变量,从而将后续优化的初始优化点确定下来,那么具体优化策略与步骤应为:首先,采用优化的拉丁超立方技术优化设计变量中实验方案,并且实施组合工作,同时利用优化试验方案,确保在设计空间中试验方案能够均匀的分布,以实现能够通过少的试验次数得到更多的信息的目标。
其次,在进行矩阵有限元模拟自动优化计算过程中,可以利用优化的拉丁超立方试验进行设计,对目标函数的最小二乘法回归求出响应面的待定系数,从而建立起具有优化性质的代理元模型。
最后,在对响应面模型展开优化计算的过程中,可以应用多目标遗传算法进行优化,在得到相应优化解集的基础之上,确定最优的目标函数。
整体壁板时效成形的回弹预测及模面补偿技术随着高科技和工业自动化的发展,整体壁板建筑材料也得到了广泛的应用。
但是,制造整体壁板的过程中,经常会发生壁板回弹现象,导致壁板变形,影响使用效果和建筑性能。
为了解决这一问题,制造商需要借助先进的技术和手段预测回弹,进行模面补偿。
整体壁板时效成形是一种较新的生产工艺,与传统的薄壁塑料成型工艺不同。
在整体壁板时效成形过程中,操作人员先将预制的外形与内部结构完整的壁板放入时效炉中。
在设定好的实验条件下,将壁板加热至高温状态,并对其进行时效处理,以确定壁板的形态和性能。
然而,在这一过程中,会产生大量的热变形和应力分布,导致壁板内部和表面存在回弹现象。
壁板回弹的原因是多方面的,首先是由于高温下原料材料的物理和化学变化引起的形变。
其次是由于整体壁板的复杂结构和制造材料的孔隙度。
进一步,制造人员需要考虑工艺条件和壁板材料的特性,以获得最佳的成型结果。
为了预测回弹,制造商可以使用计算机辅助设计(CAD)软件,对壁板的几何形状和物理特性进行建模和仿真。
结合材料力学和热力学知识,可以确定壁板热变形和材料压缩的程度,从而预测回弹的大小和方向。
这些计算结果可以用来优化壁板的制造工艺和设计,并确定需要进行的模面补偿。
模面补偿通常用于铸造和成型工艺中,并已经被成功应用于整体壁板的制造。
它的原理是通过改变壁板的几何形状或内部结构中的参数来实现。
这些参数可能包括壁板的厚度、几何形状、孔隙度和分布等因素。
通过这些方法,可以将回弹减少到最小程度,并保持壁板的稳定性和性能。
总之,整体壁板时效成形是一种新的生产工艺,有助于产生高质量、高性能的建筑材料。
然而,回弹现象是其中一个主要的技术挑战。
制造商可以通过预测回弹和模面补偿来优化制造工艺和材料设计,从而获得最佳的成型效果。
随着技术的不断发展和创新,我们期待看到更多解决这一问题的方法和工具的发展。