武汉拉弯-冷弯成形新技术开发与应用

武汉拉弯冷弯成形新技术开发和应用 
    用有限元分析技术，作了内半径为零的双倍折边、宽幅板袋形波缺陷分析、预冲孔孔形畸变的仿真研究；用COPRA软件，实现轿车用高精度复杂型材的生产；通过实验，完成冷弯型材的在线弯曲；采用CAD/CAM技术，在上海建立了高精度冷弯轧辊生产基地，为多个项目提供了技术服务和支持。 
　　关键词：冷弯成形、有限元分析、CAD/CAM、计算机仿真   
　　一、 有限元分析和计算机仿真   
　　冷弯成形的计算机仿真和有限元分析是理论研究的热点，国内外发表的论文和研究成果较多。如何针对生产实际问题，进行计算机仿真，能够解决具体问题，应该成为研究的目标和检验成果的依据。我们根据实际问题，作了内半径为零的双倍折边、宽幅板袋形波缺陷分析、预冲孔孔形畸变的仿真研究，并进行了相关的实验验证。   
　　1． 内半径为零的双倍折边仿真[1]   
　　武汉拉弯冷弯成形构件中，双倍折边是常见的形式。双倍折边的设计中，解决板宽的计算和确定合理的成型工艺步骤是关键问题。采用MSC Marc做有限元仿真得到的结论如下：   
（1）、通过对变形区的等效应变分析，验证了在变形过程中，随着板料的进一步弯曲，其中性层偏离中心层，向弯曲内部移动。仿真给出了具体的偏移过程和数值。   
（2）、通过对变形前后单元的比较，发现弯曲中，外周单元出现收缩，内周单元出现伸长，弯曲中部的板厚增加，材料发生了流动。   
（3）、通过对应力应变的分析，发现弯曲截面的变形与平面应变的特点比较接近，从而确定可以将板料弯曲简化为平面应变问题。   
（4）、通过对弯曲应力集中的分析，确定弯曲外周有较大的拉应力集中，弯曲内部有较大的压应力集中，在弯曲区域与非弯曲区域（或较小弯曲区域）的过渡区有较大的剪应力集中。   
　　2． 宽幅板成形中的缺陷分析[1]   
　　产生袋形波是宽幅板成形中常见的问题。在车厢板、压型板、宽幅卷帘门等型材冷弯过程中经常会出现袋形波缺陷。   
　　实验中按照不同的板厚及辊型配置进行了18种组合的实验，并针对比较明显的袋形波、边部波浪、纵向弯曲三种缺陷从产生机理、实验结果等方面进行了分析研究，并对缺陷的消除提出了相应的措施。主要结论如下：   
（1）、袋形波的产生主要是由于板在弯曲过程中出现了脱线现象，在弯曲的部位产生了横向拉应力和横向应变。根据板料变形的泊松关系，沿纵向会出现收缩变形，而纵向收缩的部分对中部的未收缩的部分施加了压力，板料中间部分失稳出现了袋形波。袋形波主要是弹性变形。   
（2）、出现袋形波可适当添加部分道次。断面边缘宽度的大小对袋形波有一定影响，薄板比厚板更容易出现袋形波。可以通过给板料施加拉力来减缓袋形波。   
（3）、边浪的产生是两种效果的综合，种与袋形波的产生相同，第二种是断面边缘部分的材料先是在外力作用下被拉伸剪切变长，后又再次被压缩剪切产生塑性变形造成边浪。这两种效果互相叠加，造成边浪。各道次均有可能发生边部波浪，前面的道次对边部波浪的出现影响比较大。薄板比厚板更加容易出现边浪，宽边比窄边更加容易出现边浪。

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