Automobile Roof Panel Forming: Prediction and Compensation of Springback and Application of Numerical Simulation Based on Dynaform

The forming of sheet metal in a desired and attractive shape is a process that requires an understanding of materials, mechanics and manufacturing principles. Manufacturing a consistent sheet metal component is challenging due to the nonlinear interactions of various material and process parameters. One of the major issues in the manufacturing of inconsistent?sheet metal?parts is springback. Springback is the elastic strain recovery in the material after the tooling is removed and the final shape of the product depends on the springback amount formed. In this study according to the result of simulation the inverted compensation method is adopted to optimize die surface design. Similarly, to predict and compensate the springback error this study presented an analytical approach of forming process in a stepwise modification of the automobile roof panel. Moreover, based on?Dynaform?and?finite element analysis of sheet metal stamping simulation the sprinback in automobile roof panel is predicted and compensated.?In addition, this study examines the significant requirements of the sheet metal forming precision of automobile body and the simulation of forming, stamping and springback of automobile roof panel is carried out, and the result of simulation also is analyzed.

覆盖件成形缺陷的数值仿真实例分析

为研究汽车大型覆盖件成形规律,并分析其缺陷成因,介绍了板料成形动态显式有限元数值仿真技术的应用现状、基本理论及应用步骤。通过实例研究了采用有限元数值仿真技术进行覆盖件成形缺陷成因仿真分析的途径。仿真结果表明,采用数值仿真可以分析覆盖件变形规律,了解冲压过程中应力、应变分布及方向,成形极限图分布及缺陷情况,进而改进模具结构和冲压工艺,消除成形缺陷、提高产品质量。数值仿真技术是解决大型汽车覆盖件成形缺陷问题的有效工具。

基于信赖域法的汽车门冲压拉深筋高度的优化设计

针对复杂钣金覆盖件成形容易出现拉裂、拉伸不足和起皱等缺陷,以成形极限图中缺陷点与成形极限曲线的欧氏距离为目标函数,拉深筋高度为工艺参数,通过二次回归模型建立工艺参数与目标函数的响应面,采取信赖域法设计优化规则及收敛条件,对工艺参数组合进行迭代优化。为了验证该优化方法的有效性,以汽车侧门钣金覆盖件为例进行了拉深筋高度优化,通过信赖域法8步迭代优化得到优化的拉深筋高度为:23.6、20.1、22.1、20.4和24.2 mm,并进行了冲压试验,验证了该方法的有效性。

翼子板拉延成形的一步法有限元分析

研究了一步法数学模型及其中的一些关键问题,建立了一步法分析软件系统。提出了投影均值法得到较优的毛料初步解;提出了一种适用的压边力施加方法。通过计算NumiSheet2002标准考题,证明系统能较快、较准确地计算出翼子板拉延成形的下料较优毛坯形状尺寸和基本变形情况。

车身碰撞盒的回弹试验研究

选择压边力、板料初始尺寸、润滑条件作为试验参数对U形车身碰撞盒进行了冲压成形生产试验,测 取了三维空间各点的回弹值。结合试验结果,对影响回弹的因素进行了分析讨论。试验结果表明:回弹随着压边 力增大而减小;在一次成形中,试件弯曲的点数影响回弹角的大小。

遗传算法在覆盖件拉延筋参数优化中的应用

指出拉延筋几何参数 (拉筋高度、拉筋圆角 )是影响拉延筋阻力的主要因素。提出在拉延成形中 ,拉延筋、凹模圆角参数设计需满足拉延筋各几何参数间的约束、筋参数变化约束以及“协同变化”原则。将遗传算法应用于拉延筋几何参数的优化设计 ,并用实例验证。

大型覆盖件应变分布测量与缺陷分析

研究了用网格试验方法对冲压成形后覆盖件的塑性主应变分布进行测量的方法。分析了其原理、网格形式 及其特点、基于单元格均匀变形条件的四边形网格塑性主应变计算的相关理论和方法。以一汽车覆盖件冲压成形 的拉裂缺陷分析为例,采用网格试验法测量计算获得了该零件成形后的塑性应变分布情况,分析了根据测试结果进 行冲压质量诊断和改进冲压工艺的方法。结果表明,该方法为分析和解决覆盖件冲压成形缺陷,优化冲压工艺提供 了一种有效的辅助工具。

双曲覆盖件大位移抗凹刚度分析

应用几何非线性有限元方法对汽车双曲覆盖件的凹陷挠曲过程进行了分析计算，建立了大位移阶段载荷和位移的定量关系，与试验结果符合良好，提出了双曲覆盖件大位移抗凹刚度定量评估指标和检验准则，可用于预测和综合评价双曲覆盖件的大位移抗凹刚度，为汽车车身覆盖件的优化设计、合理选材和优化工艺提供理论依据。

板冲锻成形新工艺及其在轿车飞轮盘加工中的应用

该文提出一种新的冲锻复合塑性加工方法,来成形中空且厚差较大的板材零件或者管材零件。其特点是以冲压工序成形出空间形状,并在需要的部位储备金属,随后的锻造工序对该部位压缩增厚,从而得到大厚差整体塑性成形件。并以轿车飞轮盘为实例,进行了有限元分析与试验研究,结果显示,采用该方法进行零件加工,降低了对设备吨位的要求,材料的利用率、加工效率以及零件质量大大提高。

覆盖件冲压加工中回弹预测的研究

在分析覆盖件冲压成形过程及回弹特点的基础上,基于静力隐式与动力显式相结合的混合算法,从回弹过程的 实际状态出发提出并实现了采用双重收敛判据的“有模—无模”的分阶段回弹预测方法,通过算例与现有ANSYS软件分 析及实验结果的比较,验证了该方法的有效性。

基于JSTAMP/NV的汽车外覆盖件表面缺陷仿真

由于传统方法主要依靠经验解决汽车覆盖件冲压成型过程中常见的表面缺陷问题,所以在制造过程中需要反复修模,导致产品制造成本很高.为解决该问题,简述汽车外覆件产生表面缺陷的原因及其基于数值模拟技术的仿真机理;应用JSTAMP/NV提供的解决方案对某汽车门外板进行油石仿真分析,并将该仿真结果与试模结果进行比较,结果表明二者吻合良好.

基于板料成形数值模拟的覆盖件模具结构优化

针对汽车覆盖件模具,提出一种基于板料成形模拟的模具结构拓扑优化方法,得到了新型的模具结构。先通过板料成形数值模拟得到板料对模具的作用力,经格式转换后,将模面节点力导入施加到模具的三维有限元模型上进行结构拓扑优化。运用该方法优化某后备门外板模具结构,经对比分析发现,优化后二次设计的模具结构相对于传统结构具有更高的刚度和更轻的质量,优于传统结构。

动力显式有限元与模拟退火相结合的回弹预测方法研究

从回弹过程中能量逐渐衰减使变形体最终达到新的最低能量平衡状态的观点出发,以动力显式非线性有限元法成形仿真的结果为前提,以仿真结束时的应力、应变状态为初始状态,将成形结束后的回弹预测问题归结为一个大规模组合优化问题来处理,并提出一种求解此回弹预测问题的混合模拟退火算法。通过算例实现及计算结果与有关文献公布的测量结果的比较,验证了所提出的回弹预测方案及所采用的回弹的预测算法的可行性与有效性。

基于MBC工具箱的汽车内板件成形多目标优化

为了研究成形工艺参数对板料成形回弹量和板料厚度的影响,以某汽车内板件为对象,基于MATLAB软件中MBC(Model-Based Calibration)工具箱建立了参数(摩擦系数、压边力、成形阻力系数和板料尺寸)与目标函数(回弹量和板料厚度)之间的数学模型,借助于MBC工具箱中的CAGE优化模块对目标函数进行优化,得到最佳参数组合,即摩擦系数0.125、压边力350kN、板料尺寸250mm×360mm,拉延筋阻力系数分别为20%、10%、6%和35%.同时,通过有限元模拟和实际生产实践,验证了所提出方法的可行性.

汽车碰撞CAE技术中几个尚未解决的问题

综述了汽车碰撞及汽车覆盖件冲压成形CAE技术研究概况,介绍了常用CAE软件的基本情况,从汽车覆盖件冲压成形CAE技术的角度出发,提出了汽车碰撞CAE技术中存在的几个没有解决好的问题,包括壳单元的畸变、复杂模型中单元积分的阶、材料的开裂准则及冲压成形过程对材料性能的影响等问题。这已经影响了汽车碰撞CAE的应用,希望这些问题能够早日得到解决。

关于覆盖件抗凹性指标的理论分析

本文在分析矩形双曲度扁壳车身顶盖的抗凹性试验结果的基础上，研究了成形条件对抗凹性的影响规律。取集中载荷和挠度关系曲线第一段的斜率作为双曲度覆盖件抗凹性的一个评估指标，并从固体力学薄扁壳理论基本方程出发，给出了在小挠度情况下，载荷和挠度的理论关系，其线性系数Ｋ即为抗凹性系数的理论值，与各种成形条件下试验曲线第一阶段的斜率Ｋ＇基本符合。

复杂汽车覆盖件回弹的数值模拟方法研究

基于LS-DYNA显隐式算法,采用真实拉延筋模型和各向异性硬化准则,应用新的模拟方法对复杂汽车覆盖件进行回弹模拟,详细介绍了压边、拉延成形、切边和回弹模拟过程。由于压边圈的接触面是凹凸不平的空间曲线,采用压边使板料和压边圈形状相吻合,使压边力能顺利施加到压边圈上,以此提高板料成形质量,进而提高回弹精度。

CAE技术在汽车覆盖件模具设计中的研究与应用

简要介绍板料成形CAE技术的发展概况,阐述有限元模拟分析软件AUTOFORM的特点和功能。以某汽车覆盖件为例,利用AUTOFORM软件实现汽车覆盖件的模具设计,包括模具压料面、工艺补充面以及拉延筋设计,对覆盖件的成形过程进行模拟和分析,为完善模面设计方案提供依据。数值模拟技术的应用改变了传统的在有限元模拟后依靠CAD软件频繁进行模具修改的方法,在有限元软件内部实现了模具的参数化设计,既缩短了模具设计时间,又提高了模具设计的可靠性。

汽车覆盖件板成形数值模拟和工程应用关键技术研究

阐述了汽车覆盖件板成形的数值模拟技术及其工程应用，介绍了板成形数值模拟的方法和特点，并结合实际应用对其关键技术作了重点说明。

等效拉深筋精细数值化模型与起皱模拟应用

提出一种等效拉深筋精细数值化模型。根据拉深筋与弹簧的作用效果相似的特点,在板料冲压成形动力显式算法中采用弹簧单元处理等效拉深筋模型,实时、同步地反映等效拉深筋模型的被动作用效果,能更准确地模拟冲压成形过程中板料的流动规律。实际汽车覆盖件实验结果表明,等效拉深筋精细数值化模型能够准确模拟拉延成形过程中局部起皱的产生、发展和最终起皱的形貌。