车身制造拉弯成形中宽板纯弯曲的回弹机理探究.pdf

车身制造拉弯成形中宽板纯弯曲的回弹机理探究.pdf201甑淼 7
车身制造拉弯成形中宽板纯弯曲的回弹机理探究
口施权浩孙志刚陶利波
【内容摘要】在汽车工业中,减轻车身重量已经成为汽车设计必须考虑的重要问题。传统汽车车身制造方法,一般是先将薄钢
板冲压成所需要的形状,再将冲压成型的零件焊接成整体。但在轻量化车身设计中,除了采用可以降低车身重量
的合金材料,还采用了一种框架式结构车身。与传统覆盖件车身相比,框架式结构车身重量轻、抗震动及碰撞性能
好,其主体部分一般用挤压型材来制造。而考虑到车身结构在空气动力学、汽车外形设计等方面的要求,挤压型材
必需弯曲成一定的曲率,因此拉弯成形工艺在汽车工业中得到了广泛的应用。
【关键词】车身制造;拉弯成形;汽车工业
髡叩ノ籰施权浩、孙志刚、陶利波,张家口职业技术学院汽车工程系
一、拉弯成形工艺机理深刻理解的基础上的,因此深入认识变形机理成了用有
拉弯成形是一种复杂的弹塑性变形过程,指工件在弯曲限元法研究问题的首要方面。
变形的同时,还受到轴向拉力,从而使工件截面的内应力状态二、回弹的原理与设计
发生改变的一种型材弯曲工艺。拉弯型材种类繁多,几何特回弹是拉弯成形工艺不可避免会产生的缺陷,是生产实
征多种多样,因此型材在拉弯成形过程中会出现很多问题。践中急需解决的实际问题。由于拉弯型材往往形状复杂、且
拉弯成形的主要缺陷有回弹、起皱、截面畸变和破裂四拉弯过程中模具对型材产生作用,因此型材在拉弯成形过程
种。其中,回弹的产生原因是由于型材在拉弯成形工艺过程中受力复杂,传统的理论分析方法已经不能给出定性分析,
中内层受到压应力作用、外层受到拉应力作用,形成了不均但是拉弯回弹的机理与纯弯曲回弹机理类似。因此本文给
匀的应力分布,当撤消了外部载荷以后,内部残余应力开始出了宽板纯弯矩回弹的理论分析,以描述回弹产生的机理和
重新分布,型材产生了回弹现象。回弹是拉弯工艺过程中不影响因素。
可避免的问题,因此如何准确预测回弹成为拉弯成形工艺的 8
重要研究内容。按成形工艺,回弹可分为整体回弹和切边回宽板在弯曲变形过程中,板材的宽度几乎不发生变化,所以
弹。 1
生产实践表明,拉弯件的最终形状与拉弯工艺参数、拉板在纯弯矩作用之下发生塑性弯曲变形。假设宽板在塑性
弯模具形状、毛料形状、毛料材料特性等众多因素相关。而过程中:一是变形区内各处横截面不发生翘曲,即始终保持
在其它因素已经确定的前提下,随着拉弯成形工艺参数的为平面;二是忽略板料厚度变化,且我们假设中性层始终位
变化,弯曲件的成形质量也会有不同变化,如弯曲件回弹量于板材的中间;三是忽略材料包辛格效应;四是材料在单拉
过大、起皱、截面畸变、破裂等现象。因此,为了加工出符合与单压下的应力、应变关系完全一致。
设计要求的弯曲件,通常需要解决的主要难点有:一是合理
确定拉弯过程中的工艺参数;二是准确预测弯曲件成形缺
陷。
传统的办法是依赖工人的实际经验或试错法,即根据经
验调整加载方式和加载过程,反复改变工艺参数,或者通过
修改模具来控制成形精度。这种方法成本高,时间长,形状
难以保证。因此为了提高弯曲件的生产效率,节约生产成
本,对拉弯成形过程进行研究具有重要的实际意义。
伴随着疌技术的快速发展,采用有限元数值方
法模拟拉弯成形过程的应用已日益广