拼焊板弯曲回弹控制及模具型面补偿技术研究

【摘要】： 拼焊板技术以其具有降低成本、减轻车重和保护环境等多方面的优势在汽车行业得到了广泛的应用，产生了很高的经济效益和社会效益。但在冲压成形方面，存在破裂、起皱、焊缝移动和回弹等问题。对于拼焊板的破裂、起皱和焊缝移动等问题人们作了较详细的研究，但回弹问题研究的不多。 板料的弯曲成形是最为普遍的成形方法之一，回弹是其主要成形缺陷；同时U形件也是一个很有代表性的零件，所以U形件的弯曲回弹很具典型，对其进行研究具有重要意义。本文以无凸缘U形件的回弹控制问题为例，从几何补偿及改变应力状态两个角度，分别采用弧形顶板模具结构及拉弯切边工艺，对拼焊板回弹问题进行研究，并尝试了一种适用范围更广的回弹控制法——基于回弹补偿的模具型面设计技术。主要内容如下： 1．理论分析。从理论上分析了板料的弯曲回弹原理，对拼焊板的回弹表达式进行了阐述；在此基础上论述了无凸缘U形件弯曲过程的成形特点，以及基于弧形顶板模具结构和拉弯切边工艺的回弹控制原理；并对回弹的控制措施进行了总结。 2．拼焊板U形件回弹的有限元模拟。分析了影响回弹模拟精度的关键因素；建立了考虑焊缝、几何中心重合的U形件拼焊板弯曲模型；研究了弧形顶板模具结构下的补偿角、托板力、凸模圆角半径及凸凹模间隙，拉弯切边工艺下的恒定压边力及变压边力对拼焊板U形件回弹的影响规律，同时分别对两种措施中的各个回弹影响因素进行了正交试验分析，并与光板进行了比较。模拟结果表明：弧形顶板模具结构中适当的工艺参数，拉弯工艺中合适的压边力，特别是变压边力，可以有效地控制无凸缘U形件的回弹。最后通过试验进行了验证，证实了数值模拟结果的可靠性。 3．基于反向回弹补偿的模具型面设计技术。对于厚度组合为0.8／1.2mm的具有纵向焊缝的拼焊板，采用偏差反向技术进行了回弹补偿研究。通过逐步迭代模拟、切边、反向回弹补偿，设计出了能够补偿回弹的模具型面，得到了符合精度要求的无凸缘拼焊板U形件。 研究表明：弧形顶板模具结构及拉弯工艺是控制拼焊板回弹的有效方法。前者工艺简单，但模具结构相对复杂；后者比前者多了一道工艺，就是拉弯后的切边，但可以实现压边力的多样化，特别是采用变压边力时，回弹控制效果非常明显；基于反向回弹补偿的模具型面设计技术，在考虑焊缝移动等拼焊板冲压成形特点的基础上，可适用于一般形状的冲压件；不同的控制方法有不同的应用范围，必须合理选择。