6061铝合金板材冲压成形回弹问题研究

摘要

随着节能减排要求的不断提高，汽车轻量化设计受到越来越多的重视。铝合金具有密度小、耐腐蚀性能好及比强度高等一系列优点，因此被广泛应用于汽车制造业中。但是铝合金板在室温下成形性能差，容易发生回弹破裂等缺陷。因此，本文就某铝合金汽车零件冷冲压成形过程中容易发生的回弹现象为研究对象，通过试验与有限元模拟技术相结合的手段，来解决该零件成形后出现的回弹问题。
　　本文针对6061铝合金板冷冲压成形过程中出现的回弹现象，首先对6061铝合金板材分别沿0°、45°和90°三个角度方向切割试样，并分别进行单向拉伸试验，研究了铝合金的各向异性并计算得到应变硬化指数n值和塑性应变比r值。其次设计三点弯曲试验，研究不同板厚与不同弯曲角度对回弹量的影响；并进行三点弯曲有限元模拟分析，采用合适的材料模型，得到与实际试验相吻合的数据，研究单元类型、积分点数、单元尺寸等对回弹预测精度的影响。最后利用上述试验得到的材料模型及优化后的参数在数值模拟软件中对某汽车零件进行冲压成形过程的有限元分析，研究拉延筋、压边力、摩擦系数、冲压速度及切边工艺等对回弹的影响，再进行回弹补偿，得到符合要求的零件。
　　通过以上研究，得到了6061铝合金三个方向切割的拉伸试样的应力应变曲线，计算得到n、r值，为弯曲回弹的有限元分析提供材料参数依据；得到三点弯曲试验与有限元模拟得到相同的板厚和弯曲角大小对回弹量影响规律，并在有限元分析中得到了优化后的工艺参数，对回弹的预测更加准确。对整个成形件进行有限元分析研究，得到增加拉延筋对控制回弹的作用很明显，并得出压边力、摩擦系数、冲压速度对回弹的影响规律，最后经过回弹补偿后满足要求的零件，对该汽车零件的模具加工及实际生产具有指导作用。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1引言

1.2汽车用铝合金板材的发展及现状

1.3板材冲压性能及工艺

1.4选题背景及意义

1.5本文主要研究内容

第2章 板料回弹数值模拟基本理论

2.1回弹理论及影响因素

2.2板料成形有限元模拟

2.3板料回弹有限元模拟分析

2.4本章小结

第3章 拉伸实验

3.1试验材料及分析

3.2试验过程

3.3基本力学性能参数的测定

3.4塑性应变比r值的测定

3.5本章小结

第4章 三点弯曲实验及CAE分析

4.1试验方案

4.2试验结果及分析

4.3三点弯曲有限元分析

4.4不同参数对回弹模拟的影响

4.5本章小结

第5章 汽车零件的有限元模型建立

5.1零件工艺性分析

5.2有限元分析

5.3拉延筋及工艺参数对回弹预测的影响

5.4不同切边工艺对成形件回弹的影响

5.5模具型面补偿法

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的学术论文