 行李箱内板拉深压边力曲线的优化（上）近年来，随着燃油价格的上涨和节能减排问题的提出，高强度钢板作为既能减轻汽车重量又能满足强度要求的材料，受到了国内外的高度关注。然而，高强度钢板的成形性能异于普通钢板，在冲压成形时，其薄板的应力应变分布不均，材料流动难以控制，极易产生裂纹与起皱，并且成形件的回弹大、成形精度难以控制，因此在很大程度上限制了其在车身覆盖件中的应用。 变压边力控制技术作为改善车身覆盖件成形质量、提高板料成形性能的一种简单有效的控制手段，正日益受到国内外研究者的关注。变压边力是指在薄板成形过程中压边力大小随位置或凸模行程发生变化。它不仅可以显著提高冲压件的成形性能，减少和消除覆盖件成形过程中出现的起皱、开裂和回弹等缺陷，而且可以增强冲压成形过程的稳定性，减小冲压件的尺寸波动。特别是随着汽车轻量化的步伐不断加大，新材料、新工艺及拼焊板在车身上的使用量逐步增加，由于这些材料的成形性能差、回弹大，采用传统的恒压边力控制措施难以获得所需要的冲压件质量，因而使得变压边力控制技术对改善这些材料的成形性能，提高其成形精度的作用越发明显。 因此，本文以高强度钢TRIP600为材料模型，针对某汽车行李箱内板的冲压成形过程，建立其变压边力成形窗口，并结合正交试验、神经网络和遗传算法对其压边力加载曲线进行优化，以达到提高零件的成形质量的目的，为实际生产提供理论依据和技术指导。 行李箱内板的几何模型和模具模型如图1所示，该件的长宽高分别为1386 mm、791 mm和315 mm，板厚为1.2 mm，弯曲角为120°。坯料在DYNAFORM中重力加载计算后的形状如图2所示。利用BT单元对模具和坯料进行网格划分，坯料材料模型选用3参数Barlat材料模型，并通过单向拉伸试验及NADDRG模型得到TRIP600高强钢板的材料模型参数，如图3所示。   有限元模拟时选用双动拉深成形，选取压边圈与凸模的虚拟速度均为2000 mm/s以减小惯性效应，滑动摩擦系数取0.1，静摩擦系数取0.15。 规定压边圈间隙与初始板厚之比的相对起皱高度在1.05～1.15 mm之间为临界起皱;工件内变形量离成形极限曲线最近的点在成形极限图的安全裕度区为临界破裂。 行李箱内板是带弯曲的拉深件，压边弯曲后实际拉深深度为60 mm，将其等分为5段，以拉深深度12 mm为1段进行模拟，并以初始压边力0 kN作为起点，在成形过程中实时调节压边力的大小使工件一直处于临界起皱状态，经过多次数值模拟，可以得到行李箱内板的临界起皱压边力曲线。 临界破裂压边力曲线可通过极危险加载和极安全加载获得，在这两种极端加载模式下可分别得到Z形和反Z形临界破裂压边力曲线。  将临界起皱压边力曲线和临界破裂压边力曲线合并即得行李箱内板的压边力成形窗口，如图4所示。可以看出，三条曲线将成形窗口分为A、B和C三个区域。若要得到保险的压边力变化范围，可以选择C区;若要获得更优的压边力曲线，可将寻优范围扩大至A和B区，此区域虽然存在着争议，但也可能含有合理的压边力。 以成形极限图作为判断破裂的准则，取工件上各点的变形量背离破裂极限线的最短距离y1为破裂目标函数，如图5所示。将压边圈和凹模的间隙与初始板厚之比记为相对起皱高度y2，并将其作为起皱目标函数值。选用变形体卸载后各节点平均回弹值y3作为回弹目标函数值。  为了减小数值模拟的计算量，将行李箱内板的拉深深度(60 mm)等分为5段，则优化变量分别为拉深0 mm、12 mm、24 mm、36 mm、48 mm和60 mm时对应的压边力的值，记为A、B、C、D、E和F。行李箱内板的成形窗口(图4)决定了优化变量的取值范围，为了获得更好的结果，将图4中有争议的A、B区域也纳入寻优范围。 未完待续，下期放送 版权声明：本文所有文字和图片内容均来源于中文核心期刊《制造技术与机床》杂志，如需转载，请与010-64739674/85联系。经授权后方可转载，转载务必注明“稿件来源：机床杂志社《制造技术与机床》杂志”，违者本刊将依法追究责任。 |
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