拼焊板U形件弯曲成形回弹补偿和焊缝移动规律研究

发布时间：2019-09-05 14:13

【摘要】：为了提高预测回弹的准确性,选用了拼焊板U形件作为研究对象,运用Dynaform软件,进行冲压成形和回弹的有限元数值模拟研究,得出了压边力、板料强度以及板料厚度对焊缝移动的影响规律,并探讨了焊缝、压边力、材料性能参数和板料厚度对回弹的影响,最终进行回弹补偿与实验验证.研究结果表明随着压边力的增大,焊缝向厚侧移动;板料强度不同时,焊缝向强度高的一侧移动;厚度不同时,焊缝向板料厚的一侧移动;焊缝会令板料的回弹量增大;随着压边力的增大,回弹量减小;弹性模量相同的条件下,材料屈服极限σs越高,回弹角越大;材料硬化指数n越小,回弹角越大;保持厚侧板料不变的情况下,另一侧板料越薄,回弹量越大.
【图文】：

U形件,单位,拼焊板,焊缝

缩短模具制造周期提供依据［6－9］．介于拼焊板的回弹问题的影响因素诸多，对拼焊板的成形及回弹仍需做进一步的研究［10－12］．本文主要通过数值模拟的手段对多种条件下拼焊板U形件的成形及回弹进行模拟，分析拼焊板U形件焊缝移动及回弹规律，并利用补偿的方法修改模具以达到减小回弹的目的［13－15］．1焊缝移动及回弹规律的研究本文对U形件拼焊板的成形进行模拟．具体形状和尺寸如图1所示，零件的宽度为20mm．!"#"#""#"$"#"#"%"图1U形件的形状及尺寸(单位:mm)根据U形件尺寸建立凹模模型，将凹模模型的型面转换为国际常用的片体格式IGES文件，再将其导入到CAE分析软件Dynaform5．6中，压边圈和凸模等工具都是在Dynaform中自动生成的，由于主要研究的是焊缝的移动规律与回弹现象，所以没有设计焊缝宽度，，焊缝初始位置在底面中间处，利用软件自带的网格划分工具，平均划分为单元为1mm的网格，模型如图2所示．图2拼焊板U形件拉深有限元模型1．1影响焊缝移动的因素分析一般在弯曲成形中，拉伸变形量主要集中在薄侧，在板料两侧施加压边力相等的情况下，薄侧相对厚侧更容易流入凹模，这就使得焊缝被拉向厚侧．1．1．1压边力对焊缝移动的影响表1是材料为HSLA350，厚度为0．8～1．2mm的拼焊板焊缝随压边力的变化的移动情况．从表中可以看出，焊缝移动量是随着压边力的增大而增加的．表1不同压边力时焊缝移动量压边力/kN焊缝移动量/mm100．3150．7201．5252．41．1．2板料强度对焊缝移动的影响选择固定一侧材料为HSLA350，另一侧材料为HSLA250、HSLA300、HSLA350、HSLA550，厚度为1．2mm的板料进行模拟，压边力为20kN．材料的性能参数如表2所示．模拟结果如表3所示(HS

U形件,拼焊板,拉深,有限元模型

盎氐犷媛傻难芯?本文对U形件拼焊板的成形进行模拟．具体形状和尺寸如图1所示，零件的宽度为20mm．!"#"#""#"$"#"#"%"图1U形件的形状及尺寸(单位:mm)根据U形件尺寸建立凹模模型，将凹模模型的型面转换为国际常用的片体格式IGES文件，再将其导入到CAE分析软件Dynaform5．6中，压边圈和凸模等工具都是在Dynaform中自动生成的，由于主要研究的是焊缝的移动规律与回弹现象，所以没有设计焊缝宽度，焊缝初始位置在底面中间处，利用软件自带的网格划分工具，平均划分为单元为1mm的网格，模型如图2所示．图2拼焊板U形件拉深有限元模型1．1影响焊缝移动的因素分析一般在弯曲成形中，拉伸变形量主要集中在薄侧，在板料两侧施加压边力相等的情况下，薄侧相对厚侧更容易流入凹模，这就使得焊缝被拉向厚侧．1．1．1压边力对焊缝移动的影响表1是材料为HSLA350，厚度为0．8～1．2mm的拼焊板焊缝随压边力的变化的移动情况．从表中可以看出，焊缝移动量是随着压边力的增大而增加的．表1不同压边力时焊缝移动量压边力/kN焊缝移动量/mm100．3150．7201．5252．41．1．2板料强度对焊缝移动的影响选择固定一侧材料为HSLA350，另一侧材料为HSLA250、HSLA300、HSLA350、HSLA550，厚度为1．2mm的板料进行模拟，压边力为20kN．材料的性能参数如表2所示．模拟结果如表3所示(HSLA350一侧为正方向)．从结果中可以看出，焊缝是向板料强度高的一侧移动，分析原因为板料强度低的一侧屈服极限低，在相同的压边力的作用下，板料的流动性更好，从而板料被拉向强度高的一侧．表2材料性能参数材料屈服极限/MPa抗拉强度/MPa硬化指数弹性模量/GPaHSLA250272．52500．190207HSLA300341．73000．150
【作者单位】：哈尔滨理工大学材料科学与工程学院;
【基金】：黑龙江省自然科学基金(E201102)
【分类号】：TG386

【参考文献】