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《华南理工大学》 2011年
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板料回弹控制的工艺参数优化和模面补偿技术的研究

阳湘安  
【摘要】:回弹是板料冲压成形中普遍存在的现象,回弹的存在直接影响到冲压件的形状尺寸精度,产生后续的质量问题和装配问题。特别是近年来高强度薄钢板和铝合金薄板在汽车车身制造中的大量应用,使得回弹问题尤为突出。因此,回弹问题不但是工业生产中需要解决的一个实际问题,也是学术界长期关注的热点。 板料的成形是一个涉及几何非线性、材料非线性、接触非线性的强非线性过程,影响回弹预测精度的因素很多,而对于回弹的控制,传统上普遍采用基于经验的现场“试错法”来调整成形工艺参数和修正模面。因此,分析影响回弹预测精度的主要影响因素,采用有限元模拟技术结合优化技术对回弹控制的成形工艺参数进行优化,以及提高调模时模面补偿修正的精度和效率是解决回弹问题的非常有效的措施。 文中详细地介绍了板料成形优化设计、板料回弹的工艺控制和模面补偿修正的研究现状,以对当前回弹控制问题的状况有一个全面的了解;系统地介绍了板料冲压成形和回弹数值模拟理论,对其中的重要概念和流程的理解是应用有限元数值模拟技术乃至进行开发的基础。 高精度的回弹预测是对回弹进行控制的前提,文中讨论了有限元数值模拟参数对回弹预测精度的影响;研究了其中影响很大且到目前为止尚未定论的单元网格尺寸的确定问题,发现了与前人不同的现象并进行了解释,认为单元网格的尺寸划分应该考虑到板料的厚度,因此,单元网格尺寸的划分并非越小越好;分析了约束点位置选择对回弹计算结果的影响问题,结果表明在回弹计算收敛且满足一定选择原则的情况下,约束点位置的选择对回弹计算结果的精度影响不大,但是对计算效率有较大影响。 回弹预测的目的是对回弹进行控制。针对高强度板回弹大的问题,文中研究了板料回弹控制多目标优化模型的优化策略和集成方法,分析了优化模型中常用回弹评价目标函数的确定准则和约束条件的确定以及设计变量的选择问题,以车顶盖为实例论述了多目标优化模型的具体建立过程,通过与相应的单目标优化结果的比较,验证了多目标优化模型的有效性和可行性。 成形工艺参数和工艺补充面几何参数的优化调整是有效控制回弹的两个主要措施,文中以车顶盖内加强板为实例,以等效应力偏差并考虑高斯积分点位置影响的目标函数和等效塑性应变裕度目标函数来综合表征回弹,建立了回弹控制的成形工艺参数的多目标集成优化模型,并详细分析了成形工艺参数——变压边力和拉延筋力对回弹的影响机理;以车身侧外板为实例,建立了回弹控制的工艺补充面几何参数多目标优化模型,为提高代理模型的优化精度,对均匀实验设计方案进行了改进,并与未改进前的模型和响应面代理模型的优化结果进行了对比分析。 实际中彻底消除回弹是不现实的,因而通过对模面的修正来对回弹进行补偿在工程上得到了广泛应用,文中分析了当前模面补偿修正方向存在的问题,提出了一种新的考虑方向补偿因子的模面综合补偿修正方法;以V形弯曲件和复杂叶片为研究对象,对模面几何位移修正法中不同补偿方向进行了有限元仿真对比验证,并以U形工件为例进行了实验验证;分析了常回弹量补偿因子法存在的问题,提出了确定变回弹量补偿因子的拉格朗日插值法,采用提出的新方法对二维U形件和三维双曲马鞍面进行了回弹补偿的模面修正,并进行了实验验证,得到了比较理想的结果。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG386.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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