汽车前地板单动拉延成形工艺分析与数值模拟
【图文】：
?自定义材料特性如表1所示，其结构形状的长度和宽度尺寸较大，而厚度相对较薄，可以将零件的厚度方向作为拉深方向。该冲压件在一定程度上呈ZC轴向对称性，两侧冲压进料阻力基本相同，以最小的拉延深度一次拉延工艺完成。表1坯料自定义材料特性Table1Definedmaterialperformanceofblank参数数值密度/(kg·m－3)7850弹性模量/GPa207泊松比μ0.28各向异性系数Ｒ0=1.87，Ｒ45=1.27，Ｒ90=2.17坯料厚度/mm0.8摩擦系数0.12该零件结构较复杂，零件的孔位、凸缘、圆角等较多，所构建的三维模型如图1所示，保存成IGES通用格式，便于其他工程数模软件数据间的转换。图1某汽车前地板三维模型Fig.1Three-dimensionalmodeloffrontfloorforautomobile利用Dynaform软件对汽车前地板模型的表面自适应曲面网格划分、修改和优化等，毛坯轮廓排样展开，根据冲压工艺确定凹模(原前地板的下表面)、凸模(设置凹模间隙自动生成)和压边圈等，定义材料、受力设置相关参数进行模拟分析。1.2正交试验设计在冲压成形过程中，压边力较多容易产生拉裂、翻边起皱、压凸包破裂等缺陷，凸凹模间隙和坯料的拉延筋高度将分别影响坯料的流动能力和料厚分布，从而影响冲压件成形质量。1.2.1压边力薄板类覆盖件采用拉延工艺后的主要缺陷为起皱和破裂。压边力的控制值是工艺重要参数之一，其对于提高成形质量有着重要的意义。压边力和坯料和压边圈间的摩擦力成正比关系，压边力越大，则坯料流动越困难，易拉裂，反之容易产生皱折。汽车前地板变形区的变形较为复杂，圆角和直边的应力分布不均匀，文献［2］～文献［3］也表明，该形状(类似盒形件)压边力的计算比圆筒形件压边力计算复杂且多变。最大压边力Q(N)的近似公式为:Q=k·F?
表2冲压工艺的正交试验的因素与水平Table2Factorsandlevelsfororthogonaldesignofstampingformingprocess因素水平123压边力A/kN750850950凸凹模间隙B/mm0.80.840.88拉延筋高度C/mm6782冲压数值模拟与试验验证2.1数值模拟结果分析Dynaform软件模拟汽车前地板单动冲压过程，冲压前模具位置关系如图2所示，其中坯料在上压边圈的下方，在图中未显现。图2拉延冲压模具位置关系Fig.2Schematicdrawingofpositionofpunchingdie由于需要评价拉延成形质量，选局部最小厚度为评价指标，以判断是否有局部拉裂的可能性，一般情况下最小厚度若低于坯料厚度的80%，则可能出现拉裂现象［6］，，因此要求坯料最薄厚度不得低于0.64mm。设计的正交试验直观分析如表3所示。表3正交试验方案及结果Table3Schemeandresultsoforthogonaldesign组号ABC最小厚度/mm11110.63821220.64631330.65242120.63952230.67262310.65873130.67383210.68793320.651k10.6450.6500.661—k20.6560.6680.645—k30.6700.6540.666—Ｒ0.0250.0180.020—由表3可知，组号1、2和4坯料可能被拉裂，拉延筋高度的3个水平都能满足坯料拉延冲压的质量。以直观分析法得出最佳的冲压参数组合为A3B2C1，即压边力950kN、凸凹模间隙0.84mm、拉延筋高度6mm。根据极差Ｒ的大小判断各因素对试验评价指标的影响主次。Ｒ值越大，表明对冲压质量的影响越大，由此判断出压边力最显著，为关键因数，拉延筋高度为其次因数，凸凹模间隙为最次因数。图3为3个不同组号的成形极限图。由图可以看出:组号4在中间凸出处已经出现了明显的破裂;组号6则有较多的破裂倾向，均发生在坯料的曲率半径变化较大的凸出部分;而组号8的坯料厚度分布
【作者单位】： 浙江工贸职业技术学院汽车与机械工程学院;浙江科技学院机械与汽车工程学院;
【基金】：浙江省自然科学基金资助项目(LY13E050112) 浙江省科技厅公益技术研究项目(2013C32099)
【分类号】：U466;TG386
【参考文献】
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