吉林大学学报(工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (2): 504-511.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181255

• 材料科学与工程 • 上一篇    

轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟

谷诤巍1(),陈琳1,赵立辉1,徐虹1,李欣1,于歌1,2()   

  1. 1.吉林大学 材料科学与工程学院, 长春 130022
    2.吉林大学 辊锻工艺研究所, 长春 130022
  • 收稿日期:2018-12-21 出版日期:2020-03-01 发布日期:2020-03-08
  • 通讯作者: 于歌 E-mail:gzweii@163.com;yuge@jlu.edu.cn
  • 作者简介:谷诤巍(1970-),男,教授,博士生导师.研究方向:金属板材成形技术.E-mail:gzweii@163.com
  • 基金资助:
    吉林省科技发展计划项目(20160204058GX)

Simulation of stamping process of some reinforcement plate below windows of railway vehicles

Zheng-wei GU1(),Lin CHEN1,Li-hui ZHAO1,Hong XU1,Xin LI1,Ge YU1,2()   

  1. 1.College of Materials Science and Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China
    2.Roll Forging Institute, Jilin University, Changchun 130022,China
  • Received:2018-12-21 Online:2020-03-01 Published:2020-03-08
  • Contact: Ge YU E-mail:gzweii@163.com;yuge@jlu.edu.cn

摘要:

以某款地铁车辆窗下补强板为例,利用有限元软件Autoform,研究了拉延筋强度系数、压边力和模具间隙参数对补强板件成形的影响。结果表明:拉延件拉裂主要由成形过程中板料局部流动不均匀所致,起皱是由于拉延过程中边角处物料聚集引起;拐角处设置重拉延筋可极大地消除起皱缺陷,通过正交试验找出参数匹配的最优组合,可进一步对边角起皱和拉裂缺陷协调控制。最优参数组合是拉延筋强度系数为0.35、压边力为800 kN和单边模具间隙为0.20 mm;基于回弹量对模具型面进行补偿可有效控制轮廓精度,取1.1的补偿系数时效果最好。基于模拟结果进行了成形试验,得到了合格工件,验证了模拟控制措施的有效性。

关键词: 金属学与金属工艺, 拉裂, 回弹控制, 轨道车辆窗下补强板, 数值模拟

Abstract:

The forming process of some reinforcement plates below the windows of railway vehicles was stimulated and analyzed using the general finite element software Autoform. The influences of the process parameters such as drawbead, blankholder force and die-clearance were investigated. The results show that the split defect of sheet is caused by uneven material flow, and the wrinkle defect is caused by the assembly of materials in corners, which can be eliminated through decorating additional drawbeads in the corners. The optimal combination of parameters was found by orthogonal experiments, which could further control the split and the wrinkle defects. The optimized parameters are force factor of drawbead 0.35, constant force of the blankholder 800 kN and the single-side die clearance 0.20 mm. Compensation to the die face based on springback can significantly control the contour accuracy. The most optimal coefficient is 1.1 times of the springback amount. Forming experiments were conducted according to the simulation results and the qualified product was obtained, which proves validity of the proposed defect controlling methods.

Key words: metal science and metal technics, split, springback control, reinforcement plate below the windows of railway vehicles, numerical simulation

中图分类号: 

  • TG386

图1

补强板上表面模型"

图2

单向拉伸试验"

表1

冲压中心和冲压方向"

坐标轴冲压中心/mm冲压方向/(°)
x4 60084
y1 480-180
z1 630-90

图3

拉延模面"

图4

工具体有限元模型"

图5

初始条件下拉延后的实验件的起皱和拉裂缺陷"

图6

布置边角拉延筋后拉延到底2 mm前的成形极限图"

表2

正交试验各因素的水平分布"

水平影响因素
AB/kNC/mm

1

2

3

0.25

0.35

0.45

600

800

1 000

0.10

0.15

0.20

表3

正交试验表"

序列影响因素
AB/kNC/mm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A1(0.25)

A1(0.25)

A1(0.25)

A2(0.35)

A2(0.35)

A2(0.35)

A3(0.45)

A3(0.45)

A3(0.45)

B1(600)

B2(800)

B3(1 000)

B1(600)

B2(800)

B3(1 000)

B1(600)

B2(800)

B3(1 000)

C1(0.10)

C2(0.15)

C3(0.20)

C2(0.15)

C3(0.20)

C1(0.10)

C3(0.20)

C1(0.10)

C2(0.15)

表4

正交试验结果"

序列影响因素

最大

减薄

边角

起皱

拉延

不足

ABC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A1

A1

A1

A2

A2

A2

A3

A3

A3

B1

B2

B3

B1

B2

B3

B1

B2

B3

C1

C2

C3

C2

C3

C1

C3

C1

C2

0.246

0.253

0.260

0.282

0.288

0.295

0.312

0.319

0.325

严重

严重

轻微

严重

严重

轻微

正常

正常

正常

正常

正常

正常

图7

出现破裂风险时的减薄率测定"

表5

最大减薄率正交试验结果分析"

参数影响因素
ABC

Mi1

Mi2

Mi3

mi1

mi2

mi3

R

0.759

0.865

0.956

0.253

0.288

0.319

0.066

0.840

0.860

0.880

0.280

0.289

0.293

0.013

0.860

0.860

0.860

0.000

0.000

0.000

0.000

各因素影响度A>B>C

图8

最优化组合A2B2C3的模拟结果"

图9

模具型面回弹补偿"

图10

回弹值随补偿系数变化趋势"

图11

成形试验"

图12

成形试验件"

图13

补强板轮廓精度检测"

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