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金属板料成形是现代工业中的一种十分重要的制造技术,板料成形后的回弹现象是其成形工艺中不可避免的问题,回弹的存在使得工件的最终形状与模具的形状发生偏移,极大的影响产品的尺寸精度。本文以U形件的板料弯曲作为研究对象,结合数值模拟技术对该类零件的成形回弹规律展开研究。
板料成形的数值模拟计算过程是一个包含了几何非线性、材料非线性和接触非线性的强非线性问题,数值模拟的精度直接影响到回弹预测的精确性,本文详细叙述了板料成形回弹问题数值模拟所涉及的各项关键技术,并以NUMISHEET’93的U形冲压件回弹标准考题为例对所选用的各项关键技术加以验证。
板料成形的回弹受到多种因素的影响,在建立数学模型时想将全部因素考虑进去显然是不现实的,本文对影响回弹的各种因素进行了相应的试验设计,通过数值模拟的方法收集试验数据,对这些因素的影响程度进行排序与筛选,详细分析了各个因素对回弹影响的显著程度及其趋势。
随后对保留下来的对回弹有显著影响的因素进行了新的试验设计,在大量试验数据的基础上运用统计回归的方法建立起U形件在自由弯曲和校正弯曲两种情况下回弹角的预测数学模型,模型中的自变量包括板料的性能参数、工件相对弯曲半径以及凸凹模间隙。
为验证数学模型的实用性,本文还安排设计了相应的实验对两种弯曲情况下的数学模型加以验证,通过均匀设计的方法安排了实验模具的设计和生产,同时通过拉伸试验得出了生产中常用板料的有关性能参数。完成了这些准备工作之后,为保证验证工作的合理性,同样应用均匀设计方法安排弯曲实验的实施,将各种板料在相应的模具上进行弯曲成形,考证了两种模型的拟合状况。