梯度拉延筋实现变压边力方法研究

Theoretical research shows that the variable blank holder force (VBHF) technology can greatly improve the quality of stamping parts. However, even the most advanced servo press can not achieve VBHF load of the different parts in different binder regions, thus it has not been possible to promote the engineering practice application. In order to address the application bottleneck of VBHF technology, a innovative way to achieve VBHF with gradient drawbeads is proposed in the project, which can achieve the effect of VBHF stamping. The method firstly obtains optimal VBHF curve, and then it is converted into constraint force curve of VBHF on material flow. By homemade drawbead constraint force test device and simulation, the drawbead constraint force model and its attenuation model after passing through drawbead are formulated under material fluctuation, strengthening and thickening with material flow. Based on the acquirement of the influence rule of VBHF curve fluctuation on stamping quality and reasonable control of fitting precision, the constraint curves of gradient drawbead are constructed and the parameters of the drawbeads, by which the integrity model of drawbead can be designed, are acquired. By the methods, the stamping process parameter is converted into the design parameters of the die. Implementation of the project to promote the wide range of application of VBHF technology is of great significance.

理论研究表明变压边力技术能大幅度改善冲压件的成形质量，但即使目前最先进的伺服压力机也无法实现不同零件在不同压边区域的变压边力加载，因此该技术一直未能在工程实际中推广应用。为了突破变压边力技术应用的瓶颈，本项目创新性地提出用梯度拉延筋实现变压边力的方法，从而可以在恒压边力情况下达到变压边力冲压的效果。该方法通过优化计算获取理想的变压边力曲线并转化为变压边力对材料流动的约束力曲线，通过自制拉延筋约束力试验装置及仿真计算建立材料波动、强化及流动增厚情况下拉延筋约束力模型、过筋约束力衰减模型，在获取变压边力曲线波动对成形质量影响规律的基础上，应用梯度拉延筋约束力曲线进行拟合，并对拟合精度进行合理控制，之后根据拟合的曲线计算出拉延筋参数并构建拉延筋整体模型，完成冲压工艺参数向模具设计参数的转换。项目的实施对变压边技术的推广应用有着重要意义。

大量的研究表明变压边力技术可以大幅度改善冲压件的成形质量，但零件的多样性及应用过程中的特殊性严重限制了该技术在工程中的推广应用，鉴于此，本项目提出了用梯度拉延筋实现变压边力的方法。本项目对下降型变压边力曲线的优化策略进行了研究，提出了提出了二维曲线、三维曲面这些非单一数值描述的变量构建样本的方法，获取了下降型变压边力优化样本曲线，建立了下降型变压边力优化方法。对拉延筋约束力与材料流动的耦合影响进行了研究，提出以成形过程中板料边缘节点流动性为依据进行变压边力的分区，建立了圆筋、梯形筋、三角形筋有限元模型，对板料过拉延筋时的“过筋”效应进行了数值模拟计算，构建典型截面拉延筋的约束力模型及过筋力衰减模型。对梯度拉延筋约束力曲线的拟合方法进行了研究，建立了板料边缘流动距离相对压边力对材料流动约束力曲线的构建方法及曲线波动对成形质量的影响。对梯度拉延筋参数的构建技术进行了研究，建立了梯度拉延筋约束力曲线对应的拉延筋截面几何参数精确计算方法，获取了压边力及压边间隙对材料流动性能的影响规律。同时，开发了梯度拉延筋约束力测试试验装置，完成了典型拉延筋在单筋及多筋组合下的板料过筋约束力的测试，并与数值模拟仿真计算的结果进行了对比研究。另外，项目研究了针对实际冲压如何提高几何测量精度的方法及如何构建不等厚拼焊板高精度的仿真计算模型。项目研究揭示了梯度拉延筋拟合下降型变压边力的可行性，所形成的结论和方法可以用来指导汽车覆盖件模具的设计和生产。