U形件变压边力的优化文献综述

1、U形件弯曲变压边力优化及试验装置研究文献综述引言：U形件弯曲成形卸载后很容易造成回弹、起皱，开裂的问题，通过对压边力 （BHF）的优化以及如何实现压边力（BHF）来解决这一问题。正文：回弹是U形件冲压成形的主要制造缺陷1 U形结构件是一类有代表性的冲 压加工零件，汽车覆盖件中有很多零件的横截面呈U形，如各种纵梁、横梁等，由 于回弹使得它们成形后的尺寸精度难以保证，从而影响后续装配。近年来,汽车轻 量化成为热门关注话题。汽车轻量化的主要途径是使用轻量化材料，在为数不多 的轻量化材料中并且考虑到经济性和安全性需要，铝合金板和高强度薄钢板在汽 车车身制造中得到大量应用。与汽车普通钢板相比,铝合金板具

2、有比重小、强度 高、耐锈蚀等优点,目前美国、欧洲和日本的汽车工业已经把铝合金作为汽车轻 量化技术中替代汽车普通钢板的主要材料。与普通低碳钢板相比,此类板材具有 高的弹性模量和比强度,导致其应用于覆盖件时回弹问题愈发突出2,3。摩擦力、凹模圆角、压边形式等工艺参数对于回弹量的控制具有重要的作用 ，而压边形式是影响U形件弯曲成形的一个主要因素。压边力（BHF）的主要 作用是用来增加板料中的拉应力，控制材料的流动，避免起皱，它是板料冲压塑 性成型过程中的一个重要的工艺参数。一般来说，在板料冲压成型过程中的压边 力既不能过大也不能过小，过大会增加坯料与凹模间的摩擦而使工件拉破，过小 则无法有效地控制材

3、料的流动，会使工件发生失稳而引发起皱。5压边力在板 料冲压成型中的控制研究在国外，对BHF的研究主要集中在对BHF的预测和控制方面，并为此做了 大量广泛和深入的工作。R.Kergen和PJodofre6采用测量模具和压边圈间隙的起 皱试验，得到了最优BHF曲线和最小BHF值。S.Yossifon7等人通过对某种坯料 的系列试验得出了优化BHF曲线是与不失稳的最小值边界相对应的结论，也即 BHF刚好保证了不起皱。E.J.Obermeyer8等人用FEM方法得到轴对称杯形件成 型的数值结果，进而得到了 BHF控制曲线。K.Manabe9等人基于塑性理论模型 给出了各向异性板坯材料的破裂极限力和起皱

4、极限力理论计算公式。 MustafaA,Ahmetoglu,ArjaCoremans10等人提出多点控制BHF，使之成为时间和 位置的函数，来提高非对称零件的拉深性能，并用他的实验装置进行了实验分析。在国内，对BHF的研究和应用主要集中在传统的方式上，通常是采用单动 压力机的弹性压边圈和双动压力机的刚性压边圈来施加冲压中所需的压边力。压边力的形式大体分为两种：恒定压边力:这种压边方式，不仅可以使BHF在拉深过程中保持恒定，并 可调节BHF的范围，以适用于不同厚度板坯的压边。但实际中，这种压边方式 的应用范围很小，而且板材的回弹随压边力的增加而下降，过大就有可能产生负 回弹，使最小厚度急剧降低，

5、易导致板材侧壁开裂。变压边力：与恒定压边力相比，变压边力(VBF )可以显著提高成形质量，可以 减少甚至消除成形过程中易出现的起皱、开裂和回弹等成形缺陷。但仅仅通过不 断的实验来选取合适的变压边力是难以实现的,必须采用某种高效率的优化算 法。实现变压边力方法有阶梯型、三角型、梯形等。U形件是一种典型的冲压件，其主要成形缺陷是回弹和拉裂，采用变压边力 (VBF)能很好地减少甚至消除这些缺陷。一般来说，压边力越大，回弹越小，拉裂的可 能性就越大。拉裂可以由厚度减薄率来判断,冲压成形时希望能在保证冲压件的 回弹最小的同时,其最大厚度减薄率越小越好。而U形件的回弹一般是以法兰边 缘处的最大垂直回弹位移来评价的。选择最大的厚度减薄率和最大的垂直回弹位 移作为优化目标以达到防止回弹和开裂的目的。对于变压边力(VBF)的应用，一些学者采用了阶梯型压边力和正交试验方法 相结合的方法；有些学者采用了将起皱、开裂和回弹一起作为变压边力(VBF)优 化和控制的目标，避免对成形约束范围的复杂选取；有些学者采用有限元数值模 拟的手段，研究随时间变化和随压边圈位置变化的变压边力对铝合金板料成形性 能的影响。大量实验证明，材料、形状不同的坯料，拉深成形所需要的压边力最大值和 变化趋势都各不相同。怎样实现各种变化趋势的压边力是一个热门课题，随行程 变化的压边力可通过以下三种方式实现：(1