工艺参数对AA5754铝合金板材温成形回弹影响研究

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在资源和环境的制约下,汽车轻量化成为了当前汽车行业的发展趋势,而车身轻量化是汽车轻量化的关键技术。铝合金由于其质量轻、储量充足、制备简单、回收率高等优势,成为了车身轻量化的理想材料。但是,铝合金在室温条件下的塑性变形能力较差,深冲时存在严重的回弹问题,影响零件的几何形状和尺寸精度。为了改善零件回弹,铝合金板材的温成形工艺应运而生了。本文首先采用理论解析法,研究了板料在拉深成形过程中的的应力应变状态,并对圆筒温拉深切环实验进行数值模拟,将模拟结果与实验结果进行对比。其次,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,确定了使回弹最小的优化方案,并对其进行了数值模拟验证。最后,基于回归正交试验设计,对圆筒温拉深切环实验进行数值模拟,建立了铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦系数、压边力、凹模圆角半径以及凸凹模间隙与制件回弹之间的回归模型。通过回归模型进行回弹预测,并将预测结果分别与相同工艺条件下的实验结果和数值模拟结果进行对比。研究结果表明:(1)数值模拟的回弹结果与实验结果比较接近,说明数值模拟结果可靠,有限元模型建立正确。(2)铝合金温成形过程中,板料成形初始温度对圆筒拉深件回弹影响的显著性水平最高,其次分别为压边力、凹模圆角半径、凸凹模间隙以及摩擦系数,而冲压速度及凸模圆角半径的显著性水平很低,影响几乎可以忽略。(3)在一定的工艺参数范围内,圆筒拉深件的回弹量随着板料成形初始温度、压边力和摩擦系数的增大而减小,随着凹模圆角半径的增大先增大后减小,而随着凸凹模间隙的增大先减小后增大。(4)通过回归模型可以说明,工艺参数间的交互作用是可以忽略的,板料成形初始温度、摩擦系数、压边力和凹模圆角半径对制件回弹均有显著影响,且影响效应具有较好的可加性。(5)回弹的回归预测结果与相同参数组合下的实验结果及数值模拟结果比较接近,说明回归模型可信度高,能准确地反映温成形工艺中铝合金制件回弹与工艺参数之间的关系。
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