铝合金汽车覆盖件冲压成形回弹的仿真研究

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1、第2期机械设计与制造2011年2月MachineryDesign&Manufacture109文章编号：1001—3997(2011)02—0109—03铝合金汽车覆盖件冲压成形回弹的仿真研究张凇殷晨波张在梅(南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)Researchonspringbacknumericalsimulationofsheetmetalf0rmingOfalUminumalloyautomobilepanelZHANGSong，YINChen—bo，ZHANGZai—mei(SchoolofMechanica

2、l&PowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)；【摘要】简要介绍了用于冲压成形回弹的有限元基本理论，提出了复杂汽车覆盖件成形仿真的模÷式，并以汽车底座横梁外板为例，利用DYNAFORM软件，对其拉延、切边、冲孔和回弹的过程进行了仿；i真，通过仿真结果与实验结果的比较，证明了所得到的数值参数和仿真方法能获得比较可靠的仿真结：果，对实际生产有一定的指导意义。：关键词：铝合金；汽车覆盖件；冲压成形；数值仿真；回弹：÷【Abstract】Thebas

3、icinfiniteanalysistheory，usedforspringbacksimulationofsheetmetalforming,is÷：brieflyintroducedandthegeneralsimulationmodeforautomobilepanelispresented~Takingtheunderbody：；crossmemberpanelasanexample，theprocessesofitsforming，trimming，punchingandspringbackaresimu一；?latedu

4、singDYNAFORM．Thenumericalresuhsarecarefullyanalyzedandcomparedwiththeexperimentre一：sults，provingthattheparametersachievedareavailableandcanbeusedtoguidethepracticalproduction．：÷Keywords：Aluminumalloy；Automobilepanels；Punchforming；Numericalsimulation；Springback÷中图分类号：TH

5、16文献标识码：A1引言，五一节点加速度矢量和速度矢量。随着汽车工业界3R(Reduce，Reuse，Recycle)战略的提出，用通常冲压成形有限元仿真软件对上式的求解有两种格式即铝合金板材代替钢板制造汽车覆盖件已成为当前汽车行业的重静力隐式和动力显式求解方法，其中静力隐式算法采用牛曼法的要发展趋势之一。铝合金板板材的回弹量比较大，尺寸精度不容求解方法，其位移、速度和加速度关系可表示为：易把握，因此导致汽车覆盖件的回弹问题愈发突出。这一问题引一+Atvj(1-2／3+2／3qJ(4)起了世界汽车工业界和学术界的广泛关注。目前回弹的

6、预测与控+At[(1)q。](5)制问题已成为该领域的研究热点与难点之一l1。由于该算法具有无条件稳定性，即时间步长可以任意大。在板料成形数值仿真技术是使汽车冲压件模具设计及工艺设计计算简单几何形状模具下的成形，如轴对称问题时，相应的模型由“经验”走向“科学”的桥梁，该方法已被证实可用于回弹仿真计比较简单，计算效率比较高。此外，回弹过程中卸载是占主导地位算，但是由于回弹计算结果影响因素较多，目前采用有限元数值仿的，因此变形是弹性占优的，这一特点使得隐式算法容易收敛，因真方法预测的回弹精度还不是很理想。基于DYNAFORM软件，采此用

7、静力隐式算法模拟回弹问题更可靠。用有限元数值仿真和实验对比的方法，对铝合金汽车覆盖件冲压成动力显示算法采用中心差分法的求解方法，其位移、速度和形回弹仿真进行研究，以提高回弹预测的精度，进而抑制回弹。加速度关系可表示为：“=2ui—Ui_，+ai(At)‘(6)2板料成形有限元仿真理论M=(Ui+1_。。“J／2△(7)板料冲压成形过程是大变形的非线性力学过程，其数值分该算法不必构造和计算总体刚度矩阵，不必经过迭代，因而析以增量法为主，采用U．L．格式口，经过有限元离散化后建立的板不存在收敛j生问题，也不必因求解大量繁琐得线性化方程组

8、而降料运动方程可表示为：胁z+七(1)低效率，所以它能够高效、稳健地获得一个解答。在求解车身覆盖其中，性[：∑：∑JpIN][／v](2)件的冲压成形问题时更有优势。所采用的DYNAFORM软件将动e力显式算法和静力隐式算法结合起来求