金屬板材沖壓成形工藝是一種金屬壓力加工方法,因其具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成形質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛的應(yīng)用于包括汽車制造業(yè)在內(nèi)的各種工業(yè)領(lǐng)域。金屬材料屬于彈塑性材料,其沖壓成形過程是復(fù)雜的彈塑性變形過程,因此在成形過程中容易出現(xiàn)起皺、開裂和回彈等多種成形缺陷。隨著人們對(duì)板料沖壓成形缺陷問題研究的不斷深入,起皺和開裂問題已經(jīng)逐步得到解決與深化,人們開始愈發(fā)重點(diǎn)關(guān)注沖壓零件的成形回彈控制問題。整體式前地板零件作為典型的乘用車內(nèi)覆蓋件,因其具有尺寸大、厚度薄、中通道高等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),極易出現(xiàn)成形質(zhì)量缺陷,而其中回彈缺陷尤為突出,能否將其回彈量控制在合理范圍內(nèi)將直接影響后續(xù)裝配精度及整車質(zhì)量。本文針對(duì)某乘用車整體式前地板零件的沖壓成形回彈問題,重點(diǎn)研究零件的成形回彈控制方法,主要研究工作如下:（1）通過對(duì)前地板零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,理清其沖壓成形難點(diǎn),初步確定了回彈問題是該零件成形的主要缺陷之一,具體分析了三種零件可能的成形回彈形式:角度回彈、中通道側(cè)壁卷曲回彈和零件整體扭轉(zhuǎn)回彈。（2）利用原始數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬技術(shù),初步模擬分析了前地板零件的沖壓成形過程,發(fā)現(xiàn)成形后零件無起皺和開裂等缺陷,但其... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

成形回彈模擬方法

2板料沖壓成形數(shù)值模擬與回彈理論11和分別是兩個(gè)未定量。②動(dòng)力顯示算法動(dòng)力顯示算法與靜力顯示算法不同，它無需在一個(gè)增量步反復(fù)迭代，所以無收斂問題，求解效率比較高。動(dòng)力顯示算法算把回彈問題視為自由振動(dòng)問題來解決，但實(shí)際的操作難度較大，求解回彈成本較高，其使用動(dòng)力顯示中心差分格式進(jìn)行計(jì)算，位移、速度和加速度應(yīng)滿足如下關(guān)系：2112tauuuiiii（5.3）tuuviii211（5.4）③綜合算法在實(shí)際的成形及回彈數(shù)值模擬中，動(dòng)力顯式算法板料在成形加載時(shí)不需要迭代計(jì)算，所以不用擔(dān)心收斂問題，計(jì)算效率高，但其對(duì)卸載后的回彈計(jì)算不理想，而且回彈分析時(shí)間較長。如果采用綜合算法，即在回彈問題上采用靜力平衡迭代法，用成形的最后增量步算出節(jié)點(diǎn)等效應(yīng)力，再使用靜力隱式算法對(duì)回彈進(jìn)行求解，則總體計(jì)算效率較高。所以目前的許多有限元數(shù)值模擬軟件都是采用成形動(dòng)力顯示—回彈靜力隱式這種混合算法。2.3回彈產(chǎn)生的機(jī)理2.3.1回彈的微觀機(jī)理從微觀上來講，金屬材料的塑性變形主要是由晶體的晶間變形和晶內(nèi)變形（比如滑移）造成的。在一定外應(yīng)力的作用下，如圖2.2a所示的正常金屬晶體發(fā)生彈性畸變（如圖2.2b）；當(dāng)外應(yīng)力達(dá)到一定的臨界值s時(shí)，晶體開始產(chǎn)生滑移（如圖2.2c）；若將外力撤走，晶體內(nèi)部將尋求應(yīng)力自相平衡，一部分會(huì)發(fā)生永久變形，還有一部分會(huì)發(fā)生彈性回復(fù)（即回彈，如圖2.2d）。圖2.2所示為晶體在外應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形以及回復(fù)的全過程。（a）正常金屬晶體；（b）彈性畸變晶體；（c）晶體滑移；（d）晶體永久變形和彈性回復(fù)圖2.2晶體在外應(yīng)力作用下的變形和回復(fù)Fig.2.2Deformationandrecoveryofcrystalunderexternalstress

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文122.3.2回彈的力學(xué)機(jī)理圖2.3所示為某彈塑性金屬材料簡單的單向拉伸加、卸載應(yīng)力-應(yīng)變曲線。如OA段所示，金屬材料在外力的作用下首先發(fā)生彈性變形，該階段滿足胡克定律，若此時(shí)發(fā)生應(yīng)力卸載，會(huì)發(fā)現(xiàn)材料的卸載路徑與加載路徑完全相同，材料變形完全消失；當(dāng)材料所受應(yīng)力超過材料的屈服極限s后，材料開始產(chǎn)生塑性變形（AC段），若在塑性變形階段發(fā)生應(yīng)力卸載，會(huì)發(fā)現(xiàn)材料的卸載路徑（BD、CE段）幾本平行于彈性加載路徑（OA段），由此可見彈塑性材料的總應(yīng)變應(yīng)由塑性應(yīng)變和彈性應(yīng)變組成。通過以上對(duì)彈塑性材料的加、卸載路徑分析可知，如果彈塑性材料處于彈性變形階段，則在外力卸載后，材料會(huì)回復(fù)為變形前的狀態(tài)，可以認(rèn)為此時(shí)的回彈率%100；如果彈塑性材料已經(jīng)處于塑性變形階段，那么在外力卸載后，彈性應(yīng)變部分會(huì)因彈性回復(fù)而消失，但塑性變形部分將被永久保留下來，此時(shí)的的回彈率則為epe。綜上所述，板料沖壓成形回彈主要由兩部分組成：一是彈性變形的彈性回復(fù)，二是塑性變形中彈性應(yīng)變部分的彈性回復(fù)。所以彈塑性材料的回彈現(xiàn)象是無法避免的，只能控制，不能消除。圖2.3簡單單向拉伸加、卸載應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2.3Simpleuniaxialtensionloadingandunloadingstress-straincurve在實(shí)際的車身覆蓋件沖壓成形過程中，板料受到模具作用發(fā)生變形，這種變形包含了彈性變形和塑性變形，制件在脫模以后，其彈性變形和塑性變形區(qū)彈性應(yīng)變部分必然會(huì)發(fā)生回復(fù)現(xiàn)象，從而使成形后的制件發(fā)生與成形方向相反的變形，

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