基于Dynaform的高強鋼U形件回彈影響因素研究

0 引 言

因環保及行車安全問題日益嚴重，汽車節能減排要求日益嚴格，倒逼汽車整車的輕量化及安全性水平不斷提升。高強鋼因其吸能性好，綜合性能較優，廣泛應用于汽車工業領域

，并被認為是未來汽車輕量化材料的重要發展方向之一

。

不僅如此，支股或條目的內容可以隨意變更或增刪，使傳統小學數學的穩定結構被一個脆弱的不穩定結構所取代；給課程標準的制定者提供了很大的空間與自由度，以進行所謂的‘創新’，從而設計出了諸多不同版本的‘發現式數學’.

因高強鋼的抗拉強度和屈服強度較高，變形極限范圍較窄，沖壓過程中易出現起皺、開裂等問題

，此外，高強鋼板料在彎曲成形過程中會出現回彈現象。回彈量大易導致沖壓件的形狀尺寸精度降低、表面質量下降、零件后續裝配困難等問題

。板料在沖壓過程中出現的回彈難以避免，目前難以通過工程經驗或理論計算對回彈進行有效控制，這對模具研發及零件精度控制提出了新的挑戰

。研究發現，隨著計算機技術及有限元理論的不斷進步，數值模擬技術在減少產品研發周期、新產品開發等領域應用越來越廣泛，并取得了長足的進步。在沖壓領域，利用Dynaform有限元分析可對回彈區域和回彈量進行精準的預測，為后續進行回彈補償、修模工作提供依據。

相對于傳統高強度鋼板，雙相高強鋼具有屈服強度低、初始加工硬化指數高等特點，且成形性能相對更優，成為制造汽車零件的理想材料。目前已成為應用最廣泛的高強鋼鋼種之一。現針對DP590雙相高強鋼U形零件成形及回彈過程進行分析，采用數值模擬方法探究不同試驗條件下DP590高強鋼U形件回彈結果，探究DP590高強鋼回彈影響因素的規律，為優化DP590高強鋼零件工藝設計、減小沖壓零件回彈量提供參考。

方案2，在實驗室栽植收割后的小麥莖稈，按田間種植行距進行模擬，栽培分布圖如圖5所示，單位cm。用該測量系統對模擬區域進行反復測量，設定一定的電機轉速使滑塊在導軌上勻速運行，正反向連續重復測試10次。

由表5可知，當摩擦系數在0.025～0.275變化時，回彈角度最大變化幅度為4.676°，說明摩擦系數的控制對于回彈角度的影響較為明顯。由圖7可知，板料的回彈角度隨著摩擦系數的增加呈先增大后減小的趨勢。造成上述現象的原因：在初始情況下，由于摩擦系數小，材料的摩擦阻力就小，板料的成形過程以彎曲為主，回彈量大；隨著摩擦系數逐漸增大，材料的摩擦阻力也隨之增加，當摩擦阻力足夠大時，板料的邊緣部分難以移動，零件的成形過程以塑性變形為主，當凸模被卸載后，板料會釋放較小的彈性勢能，因此板料產生的回彈會隨之減小。

1 試驗材料

1.1 材料性能參數

試驗研究的是DP590高強鋼，其化學成分如表1所示，性能參數如表2所示。

以GB/T 228.1-2010試驗標準開展拉伸試驗，根據試驗數據得出的真實應力-應變曲線，如圖1所示。

1.2 應力應變曲線

相比起其他行業，跨境電商所需的人力、物力和財力都不算很大，從事跨境電商工作并不復雜。高校應提倡學生在校內搞跨境電商創業實踐。

2 有限元模型的建立

2.1 模型建立

采用DP590高強鋼厚度為1.2 mm，摩擦系數為0.125，在凸、凹模間隙（

）為1.2 mm的條件下探究壓邊力對回彈的影響規律。壓邊力依次從10～120 kN進行成形回彈模擬設置。模擬得到的壓邊力對回彈角度影響如表4、圖6所示。

2.2 回彈原因及評價標準

板料在沖壓過程中會產生大量的彈性變形能，在沖壓結束階段，由于載荷的卸載會使之前產生的彈性變形能釋放，使內應力發生重組，由此改變了零件的形狀，板料就產生了回彈缺陷。

由圖6可知，零件的回彈角度表現先增大后減小的趨勢。由表4可知，當壓邊力在10～120 kN變化時，回彈角度最大變化幅度為5.216°，說明壓邊力的控制對于回彈角度的影響較為明顯。

3 回彈角度影響因素探究

多年來，在上海市合作交流辦的大力支持和滬滇雙方的共同推動下，滬滇兩省市之間加強高層互訪和企業交流，積極推進“滬企入滇”，滬滇經濟合作得到有效推進，滬企投資云南熱度持續上升，合作領域不斷拓展，上海企業在滇投資逐年穩步增長，為云南省經濟社會發展做出了重要貢獻。2011年至2017年，上海在滇共實施合作項目到位資金1096億元，年均增幅41.1%；今年上半年，上海企業在滇投資項目達156個，截至10月，上海企業在滇實際到位省外資金370.4億元。

3.1 壓邊力的影響

依據NUMISHEET2011國際標準案例以及實際生產中常用的梁類件的尺寸，確定U形件所用板料尺寸為100 mm×360 mm×1.2 mm，裝配二維結構如圖2所示，模具零件各部分的幾何尺寸如表3所示。依據圖紙在UG NX軟件中完成建模，裝配爆炸結構如圖3所示。然后將其導入Dynaform處理，對其進行網格劃分和基本工藝參數設置，如圖4所示。

現選擇用U形件中部截面衡量回彈情況，如圖5所示。通過測量面

與面

夾角

的余角

表征回彈大小，

角度越大，表示回彈幅度越大。

造成上述現象的原因：當壓邊力較小時零件成形以彎曲為主，板料在凸模的作用下產生彎曲應力，凸模卸載以后彎曲應力被釋放，導致回彈增大；當壓邊力增大到一定程度時，材料的塑性變形量增加，使板料彈性變形的釋放量減小，回彈也因此減小。

3.2 摩擦系數的影響

在壓邊力為40 kN及凸、凹模間隙為1.2 mm的條件下探究摩擦系數對回彈的影響規律，摩擦系數由0.025～0.275依次進行成形模擬回彈，得到的摩擦系數對回彈角度影響如表5、圖7所示。

由圖2可知，因素A與B、因素A與C、因素B與C的交互作用均顯著。圖2A、B提示，OD在因素A與B的交互作用下，隨二者的增大而出現先減小后增大的趨勢；圖2C、D提示，OD在因素A與C的交互作用下，隨二者的增大也出現先減小后增大的趨勢；圖2E、F提示，OD在因素B與C的交互作用下，隨二者的增大而增大。

影響沖壓件回彈的因素主要有模具結構、板料形狀及力學性能、沖壓工藝參數。針對U形件結構及沖壓過程特點，選取了壓邊力、摩擦系數、板料厚度、凸模圓角半徑等4個主要因素，探究不同因素對回彈角度變化的影響規律。

遼寧軌道交通職業學院采用奧威亞高清錄播系統，投資30余萬元，錄播教室總面積為50余平方米，學生座位近30個，位于學院圖書館位置相對封閉的房間，授課教師可以在不受外部影響的情況下開展教學活動。

3.3 板料厚度因素的影響

在壓邊力為40 kN及凸、凹模間隙為1.2 mm、摩擦系數為0.125、凸模半徑為

5 mm的條件下探究板料厚度對回彈的影響規律，板料厚度從1.0～1.8 mm依次進行成形模擬回彈，得到的厚度對回彈角度的影響如表6、圖8所示。

由表6可知，當板料厚度在1.0 mm～1.8 mm變化時，回彈角度最大變化幅度達8.511°，在選定4個因素中回彈角度變化幅度最大，說明板料厚度的控制對于回彈角度的影響相對最為明顯。由圖8可知，板料的回彈角度會隨著板料厚度的增加而減小。這主要是因為在凸模圓角保持不變的情況下，板料越厚，其彎曲半徑與板厚之比就越小，因此板料的彎曲變形相對較小，彈性變形在總變形程度中所占比例較低，當凸模被卸載后，板料產生的回彈也隨之減小。

3.4 凸模圓角半徑的影響

在壓邊力為40 kN，摩擦系數為0.125的條件下探究凸模圓角半徑對回彈的影響規律，凸模圓角半徑由

3～7 mm依次遞增進行成形模擬回彈，得到的凸模圓角半徑對回彈角度的影響如表7、圖9所示。

由表7和圖9可知，凸模圓角半徑由3 mm增大至7 mm時，回彈角度由6.388°增加至8.553°，這是由于隨凸模圓角半徑增大，與板料接觸的圓角區域隨之增大，彎曲變形也隨之增大，回彈呈增加趨勢。由表7可知，當凸模圓角半徑在3～7 mm變化時，回彈角度最大變化幅度僅為2.165°，在選定4個因素中回彈角度變化幅度最小，說明其影響最小。

4 結束語

采用數值模擬并結合實際工況分析了不同試驗因素對高強鋼U形件回彈的影響，得到如下結論。

（1）隨著壓邊力的增大，高強鋼U形件回彈呈現先增大后減小的趨勢，在生產過程中可依據實際條件適當加大壓邊力。

馮可兒往椅背上一仰，碩大的胸部挺得老高，聲音的底氣也顯得更足了一些：老娘的聲音所向披靡，攻無不克戰無不勝，我判斷啊，他們已經動心了。

（2）隨著摩擦系數的增大，高強鋼U形件回彈呈現先增大后減小的趨勢。因此在零件實際的生產中，可以采用合適的摩擦系數以達到減小回彈的目的。

（3）隨著板料厚度的增厚，高強鋼U形件回彈呈現遞減的趨勢。因此可在工藝允許范圍內適當增厚板料厚度，有效抑制回彈的增大。

（4）隨著凸模圓角半徑的增大，高強鋼U形件回彈呈現遞增趨勢，但回彈角度整體增加不明顯。

（5）在選定的參數范圍內，不同參數對回彈角度的影響不相同，板料厚度最為明顯，壓邊力次之，摩擦系數略低于壓邊力，凸模圓角半徑影響最小。

由以上的試驗結論可以看出，在實際的生產中，為了有效控制回彈，可結合實際情況，利用數值模擬技術對其影響因素進行有效探究，為實際工藝的制定提供參考。

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