一家专注流体压力成形技术
【作 者】郑帮智
【引 言】
随着汽车工业的快速发展，汽车行业竞争日益激烈，同时，从国家发布的《中国制造2025》战略来看，对节能减排及轻量化的要求越来越高。除了采用轻量化材料、改进汽车部件结构外，使用先进的制造工艺也是实现汽车轻量化最有效的途径，辊压成形工艺就是其中之一[1]。
辊压成形是按顺序配置多组成形轧辊，把板材、带材等金属板带连续地进行横向弯曲成形，以制成特定横截断面的型材。辊压成形材料利用率较高，可达到93%以上，产品可实现连续性生产，生产效率高。另外，辊压成形模具结构简单，其制造和维修成本较低[2]，相比于冲压成形，辊压成形具有明显优势:(1)在零部件长度方向不受限制，在汽车行业中，辊压成形零部件可实现系列化、成组化生产，有效地降低了模具和人力成本;(2)由于辊压成形是由多道次轧辊连续成形，其道次与道次之间变形较小，零部件成形属于渐进成形，因此，成形后回弹较小;(3)辊压成形应用于高强钢成形，可获得更小的弯曲半径，有效地避免冲压成形过程中的开裂及起皱等缺陷[3-5]。
近年来，随着计算机以及有限元技术的快速发展，越来越多的工程问题已经开始借助有限元方法进行处理。有限元结构分析技术已经发展的很完善，数值成形优化技术也得到很大发展。国内外许多高校以及相关企业对辊压成形技术进行了大量研究。黄玉龙[6]利用PROFIL软件对方矩管的辊压成形工艺及模具进行了设计和分析。Fei H等[7]利用COP-RA软件对汽车典型高强零部件辊压成形进行了成形性分析和回弹分析。Feng G H等[8]，Zhang H W等[9]和Lu R H等[10]结合LS-DYNA软件对辊压成形零件的成形及回弹机理进行了研究。目前关于辊压成形的研究主要集中在工艺过程设计、回弹机理方面，对于辊压成形数值建模方法以及辊压工艺优化方面的研究相对较少。本文以某商用车的车架纵梁为例，借助有限元仿真软件ABAQUS/Explicit研究了U型槽钢辊压成形数值模型的建模方法及可靠性分析，并结合仿真模型对辊压成形工艺参数进行了优化。
【结 论】
（1）通过辊压成形数值仿真分析，结果表明:工艺方案1优于方案2。
（2）通过主动轧辊速比的对比分析，确定了最优速比，当板坯处于微张力状态时所成形的板型最优。
（3）分析了U型槽钢结构件在辊压成形过程中的应力、应变分布情况，U型槽钢在成形过程中其底边不发生变形，在板坯弯角处应力、应变最大，在板坯弯边处受微小挤压力作用，变形不显著。
（4）U型槽钢辊压成形其回弹量较小，在各区域提取的回弹量均小于0. 1 mm，完全满足生产要求。
以下是正文：
