便捷与高效的轨道交通装备正不断改善人们的出行选择和生活方式,随之同步发展的轻量化材料和轻质化结构已经成为全球环境保护的重要技术部分。冲压工艺在大尺寸框架式薄板工件成形领域具有成形精度高和材料利用率高等优势,在轨道交通领域的应用尤其广泛。SUS301LN-1/16H不锈钢的优质机械性能确保车体结构的强度和刚度,耐高温和耐腐蚀性能保证轨道交通在不同环境下的安全运行,全面的优质综合性能表现使其成为车体材料的重要选择。变半径马鞍形弯梁是连接轨道客车车顶、竖直立柱和车身蒙皮的主要部件。纵向轮廓是由两段半径相差较大的弧形相接而成的不对称结构,横向截面是对称马鞍状,复杂的三维结构件在成形过程受多重因素影响而难以控制。原弯梁工件设计存在一下不足:第一,采用矩形展开料,不同横截面处的冲压成形深度不同,材料的流动速度和回弹补偿量存在差异。一方面翼板外边缘内缩导致直线度差,无法满足装配要求,另一方面大量无效成形区域在后续工序切割浪费。第二,整体结构回弹情况复杂,纵向轮廓的挠度缺陷表现为两端张开和中间上挠,大曲率左端回弹量大于小曲率右端的回弹量;横向截面的竖直壁张角和翼板翘曲与纵向轮廓的轮廓挠度截然不同,导致截面尺寸精度低。为提高变半径马鞍形弯梁的加工精度和整体回弹控制效果,本文采用CATIA软件设计某轨道客车的弯梁成形模具,采用ABAQUS有限元软件对其进行成形模拟和回弹分析。针对翼板外边缘的直线度问题和无效成形区域的切割浪费,提出一种不规则形状的展开料优化方案,优化冲压工艺的应力分布和材料流动补偿,实现直线度1000:1并消除切割浪费。根据纵向半径组合的模拟试验,得到5种组合作为备选,为不同方向的变形回弹预留过度成形余量或回弹补偿余量;通过马鞍形截面平直件的单因素研究,分析并确定圆角半径组合、模具间隙和摩擦系数对整体回弹的影响。主要内容包括以下:(1)通过有限元模拟仿真表征出矩形展开料的成形件尺寸缺陷,分析材料塑性流动和不同变形区域的关系,确定展开料优化方案;(2)对纵向轮廓的回弹问题提出过渡半径组合的优化方案,确定合理的参数组合范围;对横向截面翼板的回弹问题,模拟计算出圆角半径组合、模具间隙和摩擦系数对回弹的影响;(3)采用正交实验法,对纵向轮廓和横向截面进行整体回弹的试验分析,确定了纵向半径组合R328-R1248,圆角半径组合r5-r8,模具间隙3.580mm,摩擦系数0.16的最优参数组合。基于以上研究,对模拟计算结果进行试验验证。结果表明,成形件回弹控制良好,最大回弹范围为0.300-0.350mm,变半径马鞍形冲压件的尺寸精度满足工艺要求。