免责声明：本文援引自网络或其他媒体，与扬锻官网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。扬州锻压\扬州冲床\扬锻\yadon\冲床厂家\压力机厂家\锻造厂家\

转发自：制造技术/工艺装备 现代制造工程（Modern Manufacturing Engineering) 2013年第11期

作者：谢秉顺1，朱健军1，鲁万彪1，唐晶晶1，艾国平2，卢文壮2 （1南车南京浦镇车辆有限公司工业化部，南京210031；2南京航空航天大学机电学院，南京210016）

摘要：弯梁是城市轨道车辆上的重要零/部件，弯梁板材在冲压成形过程中受到多重非线性因素影响，成形机理复杂，成形质量难以控制。利用有限元数值模拟对弯梁板材冲压成形过程进行仿真研究，得到了弯梁板材成形极限图、厚度减薄率分布图、应力及应变分布图，研究结果为弯梁板材冲压工艺设计提供指导。关键词：弯梁；冲压成形；数值模拟中图分类号：TG356，11文献标志码：A文章编号：1671一3133（2013）11 085．）4

Simulation and process improvement for sheet stamping forming Of curved steel girder

Xie Bingshunl，Zhu Jianjunl，Lu Wanbiaol，Tang Jingjing，Ai Guoping，Lu Wenzhuang2

（1 Department of Industrialization，CSR Nanjing Puzhen Co. Ltd.，Nanjing 210031，China；

2 College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016 China）

Abstract：Curved steel girder is one of the most important part in railway carnage. The forming mechanism Of curved steel girder forming is very complex because Of the nonlinear factors during the sheet stamping forming process which will reduce the quality of product. The finite element analysis was used to simulate the sheet stamping forming Of curved steel girder. The stamping form mg performance Of curved steel girder was analysed using finite element method. The forming limit diagram，cross-sectional thickness distributlon，stress distribution and strain distribution were obtained. The results can be used for design Of curved steel girder forming process.

Key words：curved steel girder；sheet stamping forming；simulation

弯梁是城市轨道车辆上的重要零/部件，批量生产时采用模具冲压成形的方式。由于弯梁结构复杂，模具冲压成形中容易产生起皱、破裂和回弹等问题，其成形质量难以控制。有限元方法能够对板材成形过程进行模拟，得到板材成形过程中每个时刻的位移、应变和应力分布，并能预测板材的成形情况 本文利用有限元数值模拟对弯梁板材冲压成形过程进行仿真研究，以期获得弯梁板材冲压成形特性，为弯梁板材冲压工艺设计提供指导。 1几何模型及有限元模型

1. 1弯梁的几何模型

弯梁的零件图如图1所示。本文根据板材图样尺寸进行几何建模，模具包括凸模和凹模。板材的尺一寸根据弯梁的零件图采用Dynaform有限元逆算法展开获得。在Pro/E中建立弯梁成形过程分析的几何模型如图2所示，板材厚度为2mm。弯梁的成形过程为：先成形弯梁的上圆弧曲面；然后拉伸成形弯梁的两侧边，拉伸成形的同时对两边的下圆弧曲面以及压延边进行约束；最后成形弯梁的下圆弧曲面。考虑到弯梁成形分析的算法需求，在几何模型中，凹、凸模及板材均以面或壳模型建立。

1. 2弯梁的有限元模型

弯梁成形材料为05CuPCrNi高耐侯结构钢板材，其弹性模量：2 · 07 × 105MPa，泊松比“：0 · 28，屈服强度：355MPa，抗拉强度：550MPa，强化系数 ：330，硬化指数：0 · 195，应变率参数c：40，p：5。将Pro/E中建立的弯梁几何模型导人有限元分析软件 Dynaform，建立弯梁的有限元分析模型。有限元模型中弯梁的材料属性参照05CuPCrNi材料的属性进行定

2013年第I l期 现代制造工程（Modern Manufacturing Engineering)

274．5

小A旋转 94

图1弯梁的零件图

凸模

图2弯梁成形过程分析的几何模型

义，弯梁板材采用BelytSChko-Wong-Chiang薄壳单元2，将凹、凸模和压边圈定义为刚体，采用* MATRIGID定义其平动和转动约束，凸模、凹模以及压边圈与弯梁板材之间的接触均采用* CONTACT-FORMING-ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE进行定义，摩擦因数设定为0．巧。为了减少冲压分析过程中各单元之间应力的间断性，综合考虑计算精度和计算时间，弯梁板材采用精细的网格划分，网格大小为Imm, 冲压模具采用刚体材料模型，其网格划分采用细密网格，网格大小为3mm。网格划分后的弯梁成形过程分析的有限元模型如图3所示。

86

图3弯梁成形过程分析的有限元模型

2结果与讨论

2，1成形极限图

成形极限图也称为成形极限曲线，它表示金属薄板变形过程中，在金属薄板平面内的两个主应变、 2联合作用下，某一区域发生减薄时，可以获得的最大应变量。成形极限图分为安全区、临界区、破裂区和褶皱区四个部分，是判断薄板成形性最有效的一种方法[ 。34] 通过冲压成形数值模拟得到的弯梁板材成形分布情况如图4所示。从图4a中可以看出，总体上弯梁成形处于安全区内，弯梁能够顺利成形。图4b所示反映出弯梁板材成形分布不均匀，弯梁的上圆弧曲面和下圆弧曲面部分区域都有褶皱趋势，主要是由于弯梁板材在塑性变形过程中，会受到复杂的应力状态的作用，板材处于径向受拉、环向受压的应力状态，从而导致起皱趋势。在模具设计时可通过设置拉延筋等方法，将材料流动阻力引人起皱区，抵消部分压应力的影响，从而消除起皱现象。

1.0

破裂区

o 、8

o 、6临界区

o ，4

o ．2

0

、0，50一0．30一0．10 0彐0 0．30 住50

a)成形极限(主应变82)图

b)成形状态区域分布图

图4弯梁板材成形分布情况