一家专注流体压力成形技术
【作 者】王大鹏;李晓峰
【引 言】
随着汽车轻量化的发展，冲压成形工艺被广泛应用于汽车覆盖件的生产[1]，其复杂性使基于经验工艺参数的设计过程经常面临许多困难，尤其是冲压成形工艺中存在的回弹、破裂及起皱问题[2]。随着数值仿真技术的发展，这一状况得到了改善。吴阿敏[3]使用有限元仿真技术对冲压成形过程进行了数值模拟和优化，得到了最优工艺参数组合，并进行了实际生产验证。王康康等闭提出了基于DY-NAFORM和遗传算法相结合的优化策略，获得了一组最优工艺参数组合，并通过试验验证了最优参数组合的合理性和准确性。邱超斌等[5]使用灰度关联分析法结合有限元技术分析了成形工艺参数，得到了影响成形质量的两个主要因素。赵小云等[6]使用有限元仿真获得了基础数据，通过回归得到最大减薄率和最大增厚率的多项式响应面模型，并采用遗传算法获得了最优工艺参数，试验表明，该优化策略准确度较高。刘洪俊[7]通过对车门纵梁进行有限元分析，解决了产品的拉裂和起皱等问题。蒋磊等[8]利用Autoform对侧外围板成形工艺方案进行了数值仿真，得到了成形质量良好的工艺方案。
冯美强等[8]构建了翼子板成形工艺参数与成形质量之间的动态Kriging模型，利用粒子群算法获得最优工艺参数组合，结果表明，优化后的工艺参数能有效消除板料成形过程中的拉裂缺陷，提高翼子板成形质量。
上述研究表明，计算机辅助工程(Computer Ai-ded Engineering , CAE)技术能够精确仿真板料拉延成形工艺，用于实际生产中的缺陷预测与改进。为了研究某汽车纵梁的拉延成形工艺，本文使用数值仿真和优化算法对该零件的工艺参数进行研究和优化，得到合理有效的工艺参数，在保证产品质量的同时，降低工艺研发成本，缩短研发周期。
【结 论】
（1）方差分析结果表明，该汽车纵梁冲压成形过程中的压边力、模具间隙对冲压零件的最大减薄率和最大回弹有显著性影响，但是摩擦因数对最大回弹量和最大减薄率均无显著性影响。
（2）基于显式动力学的有限元算法能够对板料的冲压成形工艺进行准确仿真，仿真结果能够用于工艺参数优化。克里金模型能够对最大回弹量和最大减薄率进行高精度逼近，且在样本空间具有保形特性。
（3）通过遗传算法的进化优化得到了最优工艺参数组合，即压边力为1600 kN、模具间隙为1. 652 mm时，得到的冲压零件最大回弹量为4. 42 mm，最大减薄率约为14%。经过回弹补偿后进行冲压试验试制，得到的冲压零件表面质量良好，无起皱、破裂等缺陷且尺寸偏差较小，满足工艺生产要求。
