轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究

东北大学学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)

Ｖｏｌ.４０ꎬＮｏ.５Ｍａｙ２０１９

ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０１９.０５.０２３

轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究

张华伟ꎬ王新刚ꎬ陈小辉ꎬ侯东晓

(东北大学秦皇岛分校控制工程学院ꎬ河北秦皇岛　０６６００４)

摘　　　要:以Ｕ型件为对象ꎬ研究分析了差厚板的横向弯曲成形性能与特点ꎬ探讨弯曲回弹以及过渡区移动等缺陷的发生机理.在此基础上ꎬ重点讨论工艺参数对差厚板回弹和过渡区移动的影响规律.结果表明ꎬ差厚板的回弹随着压边力的增大逐渐减小ꎬ这种趋势对于未退火差厚板尤为显著ꎬ随摩擦系数的增大而呈现先减小后增大的趋势ꎬ随模具间隙的增大而增大ꎻ过渡区移动量则随压边力的增大先递减而后递增ꎬ随着摩擦系数的增大而逐渐减小ꎬ而受模具间隙的影响较小.采用(１~４)ｔ的压边力、０􀆰１２左右的摩擦系数以及２􀆰２~２􀆰４ｍｍ的模具间隙对于控制回弹以及过渡区移动量是非常有利的.关　键　词:轧制差厚板ꎻ横向弯曲ꎻ工艺参数ꎻ退火ꎻＵ型件

中图分类号:ＴＧ３８６􀆰３　　　文献标志码:Ａ　　　文章编号:１００５－３０２６(２０１９)０５－０７２８－０６

ＳｔｕｄｙｏｎＰｒｏｃｅｓｓＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＢｅｎｄｉｎｇｏｆＴａｉｌｏｒＲｏｌｌｅｄＢｌａｎｋｓ

ＺＨＡＮＧＨｕａ￣ｗｅｉꎬＷＡＮＧＸｉｎ￣ｇａｎｇꎬＣＨＥＮＸｉａｏ￣ｈｕｉꎬＨＯＵＤｏｎｇ￣ｘｉａｏ

(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙａｔＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏꎬＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４ꎬＣｈｉｎａ.Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＺＨＡＮＧＨｕａ￣ｗｅｉꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇｈｗ＠ｎｅｕｑ.ｅｄｕ.ｃｎ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔａｉｌｏｒｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋｓ(ＴＲＢ)ｉｎｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔａｋｉｎｇＵ￣ｃｈａｎｎｅｌａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ.Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｆｏｒｍｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｚｏｎｅ(ＴＴＺ)ｍｏｖｅｍｅｎｔｅｔｃ.ꎬｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ.ＯｎｔｈｉｓｂａｓｉｓꎬｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｅｍｐｈａｓｉｓｗａｓｐｕｔｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｐｒｉｎｇｂａｃｋａｎｄＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔ.ＲｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｏｆＴＲＢｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｂｌａｎｋｈｏｌｄｅｒｆｏｒｃｅ(ＢＨＦ)ꎬａｎｄｔｈｉｓｔｒｅｎｄｉｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｐｒｏｍｉｎｅｎｔｆｏｒｕｎａｎｎｅａｌｅｄＴＲＢ.Ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎬａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｄｉｅｃｌｅａｒａｎｃｅ.ＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＢＨＦꎬｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎬａｎｄｉｔｉｓａｌｍｏｓｔｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｅｃｌｅａｒａｎｃｅ.ＯｖｅｒａｌｌꎬＢＨＦｏｆ(１~４)ｔꎬｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆａｒｏｕｎｄ０􀆰１２ａｎｄｄｉｅｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆ２􀆰２~２􀆰４ｍｍａｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｐｒｉｎｇｂａｃｋａｎｄＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔａｉｌｏｒｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋ(ＴＲＢ)ꎻｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｂｅｎｄｉｎｇꎻｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎻａｎｎｅａｌｉｎｇꎻＵ￣ｃｈａｎｎｅｌ

　　轧制差厚板(ｔａｉｌｏｒｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋꎬＴＲＢ)在材料性能、节材效果、零件质量、成本控制等方面优于拼焊板[１－３]ꎬ可以替代相同材质和宽度、不同厚度的拼焊板进行汽车零部件的制造ꎬ展现出较大的发展潜力[４].

弯曲成形是生产梁类零部件常用的一种冲压

方法.轧制差厚板在横向弯曲(弯曲中心轴与轧制方向垂直)过程中ꎬ厚度沿弯曲轴方向不发生变化ꎬ因此在该方向上不存在回弹的不均匀分布.但是在垂直弯曲轴方向上ꎬ差厚板薄侧和厚侧由于厚度和性能的不同而导致两者回弹存在较大的差异ꎬ并且在厚度过渡区(ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ

收稿日期:２０１８－０４－１１

基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１４７５０８６)ꎻ河北省自然科学基金资助项目(Ｅ２０１６５０１１１８)ꎻ中央高校基本科研业务费专

项资金资助项目(Ｎ１７２３０４０３６)ꎻ河北省高等学校科学技术研究重点项目(ＺＤ２０１７３１５).

作者简介:张华伟(１９８３－)ꎬ男ꎬ黑龙江鹤岗人ꎬ东北大学秦皇岛分校讲师ꎬ博士.

第５期　　　张华伟等:轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究７２９

ｚｏｎｅꎬＴＴＺ)不同厚度的板料回弹相互制约[５].此外ꎬ差厚板横向弯曲过程中的板料厚度梯度方向与材料的流动方向是一致的ꎬ但是薄厚两侧材料的流动速度是不同的ꎬ因此差厚板零件在横向弯曲过程中还会发生显著的过渡区移动缺陷[６].差厚板回弹量与过渡区移动量的大小除了受到差厚板板料尺寸、板料厚度、过渡区长度和位置等几何参数的影响外[７]ꎬ还会受压边力、摩擦系数、模具间隙等工艺参数的影响.Ａｄｎａｎ等[８]采用田口法分析了铝合金差厚板Ｖ型件的厚度比、弯曲角、ＤＹＮＡＩＮ方法ꎬ提交ＬＳ－ＤＹＮＡ求解器进行求解计算.为了获得较高的回弹计算精度ꎬ成形模拟２ｍｍꎬ厚向积分点７个ꎬ成形模拟采用动力显示板料厚向积分点９个ꎬ回弹分析采用静力隐式算法.具体成形过程为:将差厚板放置于凹模表面ꎬ随后两块压边圈下行分别对差厚板薄板侧和厚板侧压边并施加不同大小的压边力ꎬ最后凸模下行将板料拉入凹模ꎬ凸凹模闭合ꎬ完成Ｕ型件的冲时网格单元类型采用四边形ＢＴ壳ꎬ网格尺寸算法ꎻ而在回弹仿真中ꎬ板料选用全阶积分单元ꎬ

弯曲基准位置等参数对差厚板回弹性能的影响.夏元峰[９]分析了变厚度Ｕ型件冲压成形的影响因素ꎬ认为压边力是影响回弹的最主要因素.已有研究多是针对成形更为简单的差厚板Ｖ型零件进行ꎬ并且研究的成形过程主要是纵向弯曲ꎬ关于差厚板Ｕ型件横向弯曲成形工艺参数方面的系统研究目前鲜有涉及.

本文以Ｕ型零件为对象ꎬ通过有限元仿真和冲压实验研究了差厚板的横向弯曲性能ꎬ阐述了差厚板的成形特点ꎬ分析了回弹以及过渡区移动缺陷的发生机理ꎬ讨论了压边力、摩擦系数、模具间隙等因素对差厚板Ｕ型件回弹以及过渡区移动的影响ꎬ所得结果对于差厚板梁的制造具有指导意义.

１　成形仿真

本文采用ＤＹＮＡＦＯＲＭ软件进行有限元仿真的建模工作ꎬ图１给出了轧制差厚板Ｕ型件横向弯曲成形仿真有限元模型.

图１　差厚板横向弯曲成形有限元模型

Ｆｉｇ􀆰１　ＦＥＭｍｏｄｅｌｏｆＴＲＢｉｎｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｂｅｎｄｉｎｇ

凸模行程５０ｍｍꎬ凸模圆角半径７ｍｍꎬ凹模圆角半径８ｍｍꎬ虚拟冲压速度５ｍ/ｓ.工具定义为刚体ꎬ板料遵循幂指数硬化方式和３参数Ｂａｒｌａｔ屈服准则ꎬ材料参数通过图２中的应力应变场来获取ꎬ它是通过对差厚板等厚度侧板料的力学性能参　　数进行插值而获得的.回弹分析采用

压成形.

图２　轧制差厚板真实应力应变场Ｆｉｇ􀆰２　(ａ)—Ｔｒｕｅ未退火ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎꎻ(ｂ)—ｆｉｅｌｄｓ已退火ｏｆ.

ＴＲＢ

２　冲压实验

冲压实验所用材料为牌号ＳＰＨＣ的轧制差厚

２３０板ꎬ其化学成分列于表１中.板料尺寸８０ｍｍ×

板侧线性过渡到厚板侧ｍｍꎬ板料厚度１􀆰２/２􀆰ꎬ过渡区型面沿板料厚度０ｍｍꎬ过渡区厚度由薄中心对称分布ꎬ过渡区长度２０ｍｍ且位于板料中心ꎬ分为未退火和已退火两类情况ꎬ图３显示了所采用的退火工艺路线.之所以采用具有台阶的双斜率退火工艺ꎬ主要目的是促进再结晶过程中形成更多的核心ꎬ细化晶粒ꎬ从而提高产品冲压性能[１０].实验在１４０ｔ液压机上进行ꎬ模具采用普通

７３０东北大学学报(自然科学版)　　　第４０卷

等厚度板材Ｕ型件冲压成形模具.图４为成形结束后Ｕ型件的回弹示意图ꎬ图中给出了零件的回弹趋势及回弹的评价方法.选取零件法兰的边缘为回弹测量位置ꎬ回弹值ΔＬ同时考虑零件沿竖直方向和水平方向的回弹ꎬ且规定导致零件外展的回弹为正ꎬ引起零件内收的回弹为负.图中ＡꎬＢꎬＣꎬＤꎬＥ分别表示在Ｕ型件底部、底部圆角处、侧壁、侧壁圆角处、法兰端部所取特征点ꎬ用以显示Ｕ型件不同部位的回弹趋势.

板零件薄、厚两侧的回弹量比较接近.退火工艺将整块差厚板的回弹量抑制在一个较低水平ꎬ尤其薄侧的回弹大大减小ꎬ整个差厚板零件的回弹分布更为均匀[１１].原因在于差厚板薄侧受到更大轧制压下率的作用而发生显著的加工硬化[１２]ꎬ残余因而薄侧的等效应力更大.不均匀的应力分布导致了差厚板卸载后厚侧部分的回弹变形要小于薄侧部分.退火工艺使得整块差厚板的应力分布变应力出现在板料内部ꎬ导致板料的屈服强度增大ꎬ

表１　牌号ＳＰＨＣ的差厚板化学成分(质量分数)Ｔａｂｌｅ１　ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＴＲＢｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｄｅ

ｏｆＳＰＨＣ(ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ)％ＣＭｎＳｉＰＳＦｅ０􀆰０８３

０􀆰３１６

０􀆰０４１

０􀆰０１７

０􀆰０１２

Ｂａｌ.

图３　退火工艺路线

Ｆｉｇ􀆰３　Ａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｒｏｕｔｅ

图４　Ｕ型件回弹示意图

Ｆｉｇ􀆰４　ＳｐｒｉｎｇｂａｃｋｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＵ￣ｃｈａｎｎｅｌ

３　实验与仿真结果分析

图５为通过实验所获得的未退火与已退火差厚板Ｕ型零件.图６给出了差厚板Ｕ型件回弹的仿真与实验结果对比.从图６能够看出ꎬ回弹的仿真与实验结果比较接近ꎬ数值模拟较为精确地反映了实际差厚板零件的回弹情况.

此外ꎬ分析图５和图６还可以知道ꎬ未退火差厚板零件厚侧的回弹量比薄侧更小　　

ꎻ退火后差厚得均匀[１３]回弹水平降低ꎬ并且减小了卸载前后的应力差.

ꎬ因而图５　未退火与已退火差厚板Ｕ型零件

Ｆｉｇ􀆰５　ＵｎａｎｎｅａｌｅｄａｎｄａｎｎｅａｌｅｄＴＲＢＵ￣ｃｈａｎｎｅｌｓ

图６　差厚板回弹仿真与实验结果Ｆｉｇ􀆰６　ＴＲＢｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｒｅｓｕｌｔｓ

ｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ

除了回弹缺陷外ꎬ差厚板Ｕ型件在横向弯曲

成形过程中还会发生过渡区移动.轧制差厚板横向弯曲时ꎬ薄板侧的贴模性比厚板侧差ꎬ受到模具施加的摩擦力也小ꎬ从而有更多的材料能够顺利流入凹模ꎬ导致过渡区向厚侧移动[１４].此外ꎬ厚侧板料屈服强度大ꎬ因而产生了更小的塑性变形ꎬ弯曲变形更多地集中在低强度的薄板侧ꎬ这会进一步加剧厚度过渡区向厚板侧移动.差厚板的板厚２差以及强度差越大ꎬ过渡区移动量也随之增大.表

区移动量的仿真与实验对比给出了差厚板Ｕ型件横向弯曲成形结束后过渡.

由表２可知ꎬ经过退火处理后ꎬ差厚板的过渡区移动量增大.原因在于ꎬ差厚板薄侧在轧制加工第５期　　　张华伟等:轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究７３１

过程中发生了较为严重的加工硬化ꎬ薄板侧强度的提高将限制其塑性变形的发生ꎬ厚度过渡区位移减小.经过退火处理后ꎬ差厚板的力学性能更加均匀[１５]ꎬ薄侧的强度进一步降低ꎬ其塑性变形量大于厚侧ꎬ进而加剧了过渡区的移动.

在于经过退火处理后ꎬ差厚板的回弹值已减小到较低的水平ꎬ这时再进一步降低回弹量变得非常困难ꎬ即使增大压边力ꎬ回弹量的减小幅度也非常有限ꎬ而且当压边力超过８ｔ时ꎬ零件还存在侧壁拉裂的风险.

表２　过渡区移动量的仿真与实验结果Ｔａｂｌｅ２　ＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｍｍ差厚板尺寸退火前退火后仿真值实验值仿真值实验值８０×２３０

７􀆰０１

７􀆰００

９􀆰２２

１０􀆰１２

３􀆰１　压边力的影响

差厚板Ｕ型件横向弯曲成形过程中ꎬ侧壁部分经历复杂的弯曲和拉深变形ꎬ沿板厚方向切向应力分布的不均是导致回弹的关键因素.通过改变压边力ꎬ可以改善侧壁的内外层应力状态ꎬ从而抑制回弹的发生.同时ꎬ施加合理的压边力可以改善材料的流动状态ꎬ从而改变差厚板的过渡区移动情况.因此压边力是决定差厚板内部应力分布状态的关键因素ꎬ会显著地影响差厚板回弹和过渡区移动.

图７和图８分别为压边力对差厚板回弹以及过渡区移动的影响.从图７可以看出ꎬ压边力对回弹有着较大影响.总体来说ꎬ无论对于已退火差厚

图７　压边力对回弹的影响

Ｆｉｇ􀆰７　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｎｋｈｏｌｄｅｒｆｏｒｃｅｏｎｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ

板还是未退火差厚板ꎬ总的趋势均是回弹随压边力的增大而减小.原因在于ꎬ更大的压边力引起更显著的板料拉伸效果ꎬ板料内侧也会由受压缩状态逐渐转变为受拉伸状态ꎬ从而减小了差厚板内、外表面的应力差ꎬ卸载后回弹也会随之降低.另外ꎬ由图７还能够知道ꎬ对于未退火差厚板来说ꎬ这种变化趋势非常明显ꎬ而压边力的增加对于已退火差厚板回弹的减小作用则不那么显著　　

.原因图８　压边力对过渡区移动的影响

Ｆｉｇ􀆰８　ＥｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｎｋｈｏｌｄｅｒｆｏｒｃｅｏｎＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔ

分析图８可以知道ꎬ采用１ｔ的压边力后ꎬ对１０于已退火或者未退火情况ꎬ过渡区位移均从大于

大ꎬｍｍ对于未退火情况减小到接近０ꎬｍｍ.过渡区位移变化不大此后ꎬ随着压边力的增ꎻ而对于已退火情况ꎬ过渡区位移甚至又逐渐增大.原因在于ꎬ当未施加压边力时ꎬ在相同凸模力的作用下ꎬ薄侧发生的变形更大ꎬ并且薄侧材料的流动受到凸模的限制作用更小ꎬ因而过渡区向厚板侧的移动量较大.当对差厚板施加压边力后ꎬ薄、厚两侧板料的变形及材料流动均受到较大的抑制ꎬ薄、厚两侧板料流动及变形更加均衡ꎬ过渡区移动量降低.对于已退火差厚板ꎬ随着压边力的增大ꎬ薄、厚两侧板料流动均受到更大程度的限制ꎬ薄侧由于具有更小的强度而发生更大的变形ꎬ因而过渡区移动量反而增大ꎬ并且压边力越大ꎬ这种趋势也越明显.而对于未退火差厚板ꎬ薄侧的强度甚至要大于厚侧ꎬ因而随着压边力的增大ꎬ薄侧的变形受到其自身强度的限制ꎬ过渡区移动量变化较小ꎬ甚至在较大压边力条件下出现过渡区向薄板侧移动的情况.

因此ꎬ为了限制回弹需要采用较大的压边力ꎬ但是过大的压边力不仅会导致过渡区位移的增大ꎬ还有可能导致零件破裂.总的来看ꎬ采用１~４ｔ的压边力既能较好地抑制回弹ꎬ又能获得较小的过渡区位移.３􀆰２　摩擦系数的影响

摩擦系数也是影响差厚板回弹和过渡区移动的重要因素.差厚板表面和模具型面之间的摩擦７３２东北大学学报(自然科学版)　　　第４０卷

效应能够改变板料不同位置的应力应变状态ꎬ从而对差厚板的回弹和过渡区移动造成较大影响.

图９显示了摩擦系数对差厚板回弹的影响规律.由图９能够知道ꎬ差厚板的回弹量随摩擦系数的增大呈现先减小后增大的趋势.当摩擦系数处于较低水平时ꎬ它对差厚板回弹的影响类似于压边力因素的影响ꎬ采用更大的摩擦系数等同于增大了压边力ꎬ材料的流动受到了更大的摩擦阻碍作用ꎬ从而使板料的拉伸变形更加充分ꎬ回弹随之降低.当摩擦系数增至０􀆰１４左右时ꎬ反向回弹出由以上分析可知ꎬ为了更好地抑制差厚板过渡区的移动ꎬ应保证摩擦系数处于较高的水平.然而ꎬ摩擦系数过大对于控制回弹又是不利的ꎬ还会影响零件的表面质量.此外ꎬ过大的摩擦系数会引起板料内部拉应力的增大ꎬ严重时导致差厚板零件厚度的过分减薄甚至破裂缺陷的发生.所以ꎬ过大或过小的摩擦系数对于差厚板的弯曲成形都是不利的.总的来说ꎬ采用０􀆰１２左右的摩擦系数对于限制差厚板的过渡区移动和回弹都是比较有利的.

现ꎬ即发生了负回弹现象ꎬ而且反向回弹现象随着摩擦系数的增大而加剧.

图９　摩擦系数对回弹的影响

Ｆｉｇ􀆰９　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ

图１０显示了摩擦系数对差厚板过渡区移动的影响规律.由图１０能够看出ꎬ过渡区移动量随摩擦系数的增大而逐渐减小.摩擦系数越大ꎬ则模具表面与板料之间的摩擦力也越大ꎬ与薄侧相比ꎬ差厚板厚侧具有更好的贴模性ꎬ从而受到的摩擦阻力也更大ꎬ厚板侧的拉伸变形变得显著ꎬ因此变形在薄、厚两侧的分布更加均匀ꎬ过渡区移动量随之降低.

图１０　摩擦系数对过渡区移动的影响

Ｆｉｇ􀆰１０　ＥｆｆｅｃｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔ

３􀆰３　模具间隙的影响

凸凹模间隙不仅控制着板料在凹模中的流动ꎬ从而改变差厚板过渡区的移动状态ꎬ而且会对板料在凸凹模圆角处的回弹产生较大影响.图１１和图１２分别给出了模具间隙对差厚板回弹和过渡区移动的影响规律.

图１１　模具间隙对回弹的影响

Ｆｉｇ􀆰１１　Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｅｃｌｅａｒａｎｃｅｏｎｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ

图１２　模具间隙对过渡区移动的影响

Ｆｉｇ􀆰１２　ＥｆｆｅｃｔｏｆｄｉｅｃｌｅａｒａｎｃｅｏｎＴＴＺｍｏｖｅｍｅｎｔ

由图１１能够知道ꎬ随着模具间隙的增大ꎬ差厚板的回弹量增大.原因在于ꎬ模具间隙增大后ꎬ

板料的贴模性变差ꎬ差厚板弯曲件在径向受到的约束作用减小ꎬ弯曲半径增大ꎬ板料发生的塑性应变比例减小ꎬ弹性应变比例增加ꎬ因而回弹量增

第５期　　　张华伟等:轧制差厚板横向弯曲工艺参数研究７３３

大[１６].由图１２可知ꎬ随着模具间隙的增加ꎬ过渡区位移略有增加ꎬ但变化幅度较小ꎬ即模具间隙对差厚板过渡区移动的影响较小.

分析图１１和图１２还可以知道ꎬ模具间隙对差厚板回弹影响较大ꎬ而对过渡区位移的影响较小.因此ꎬ模具间隙的选取依据主要是差厚板的回弹量.过大的模具间隙会导致回弹加剧ꎬ差厚板零件的尺寸和形状精度降低ꎻ过小的模具间隙则会引起更大的弯曲力ꎬ零件厚度减薄且模具寿命下降.本文在保证模具寿命以及差厚板零件表面质[６]　[４]　

[５]　

ｔａｉｌｏｒｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋｉｎｈｏｔｓｔａｍｐｉｎｇａｎｄｉｔｓｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓꎬ２０１６ꎬ２(４):４０９－４１７.

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(ＫｏｎｇＱｉｎｇ￣ｈｕａꎬＺｈａｎｇＪｉａｎ￣ｙｕ.Ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙａｎｄｗｅｌｄ￣ｌｉｎｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆＵ￣ｓｈａｐｅＴＷＢｐａｒｔｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆ量的前提下ꎬ优先采用２􀆰２~２􀆰４ｍｍ的模具间隙ꎬ以便获得较好的零件精度.

综合本文对于差厚板横向弯曲回弹影响因素的分析ꎬ提出以下抑制差厚板回弹的措施:①采用退火处理ꎻ②适当增大压边力ꎻ③采用适中的摩擦系数ꎻ④采用较小的模具间隙.抑制过渡区移动的措施:①采用合适的压边力ꎻ②采用较大的摩擦系数.

４　结　　论

中除了会产生回弹缺陷１)轧制差厚板Ｕ型件在横向弯曲成形过程

ꎬ还会发生厚度过渡区的移动.

这种趋势对于未退火差厚板尤为显著２)差厚板的回弹量随压边力的增大而减小ꎬ回弹量随ꎬ摩擦系数的增大而先减小后增大ꎬ随模具间隙的增大而增大后增大３)ꎬ过渡区移动量随压边力的增大而先减小.

随摩擦系数的增大而减小ꎬ受模具间隙的影响较小４)综合来看.

右的摩擦系数以及ꎬ采用２􀆰２１~~２􀆰４４ｔｍｍ的压边力的模具间隙能、０􀆰１２左

够有效控制回弹以及过渡区移动量ꎬ进而提高差厚板的横向弯曲成形性能.参考文献:

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ｏｆ

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ＡꎬＳａｍａｄＺ.Ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍｅｔｈｏｄ６０６１Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ[ｗｉｔｈＪ].ｎｏｎ￣ｕｎｉｆｏｒｍＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｓｅｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇＴａｇｕｃｈｉ[９]　２０４１Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６ꎬＪｏｕｒｎａｌ８９(ｏｆ５/６Ａｄｖａｎｃｅｄ/７/８):夏元峰－２０５２.

([Ｄ]..变厚度汽车Ｂ柱冲压成形工艺研究及模具设计ｄｅｓｉｇｎＸｉａ哈尔滨Ｙｕａｎ￣ｆｅｎｇ.:哈尔滨工业大学Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎꎬ２０１３ｓｔａｍｐｉｎｇ.

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ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｐｉｌｌａｒｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ[Ｄ].Ｈａｒｂｉｎ:Ｈａｒｂｉｎ崔虎艺研究ꎬ关建东ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ康永林.ꎬ２０１３ＣＳＰ生产.)

ＳＰＨＣ板材的冷轧退火工(ｃｏｌｄＣｕｉＨｕ[Ｊꎬ]Ｇｕａｎ.轧钢ꎬ２０１０ꎬ２７(３):２０－２３.

ｂｙ[１１]

２０ＣＳＰｒｏｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇＪｉａｎ￣ｄｏｎｇꎬ[Ｊ].ｐｒｏｃｅｓｓｅｓＫａｎｇＹｏｎｇ￣ｌｉｎ.ＳｔｅｅｌＲｏｌｌｉｎｇｏｆＳＰＨＣＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎬ２０１０ꎬｓｔｒｉｐ２７ｐｒｏｄｕｃｅｄｏｆ(３):包向军－２３.[(Ｄ].上海.)

变截面薄板弯曲成形回弹的实验研究和数值模拟:上海交通大学ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｏＸｉａｎｇ￣ｊｕｎ.ＳｈａｎｇｈａｉｏｆｓｐｒｉｎｇｂａｃｋＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌꎬ２００３ｉｎｔａｉｌｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ.

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ＺｈａｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＨ:ＷＳｈａｎｇｈａｉꎬＬｉｕＸＪｉａｏｔｏｎｇＨꎬＬｉｕＬＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＺꎬｅｔａｌ.ꎬ２００３ｂｌａｎｋｓＳｔｕｄｙ.)

ｂｅｎｄｉｎｇ[Ｄ].Ａｃｔａｏｆｔａｉｌｏｒｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋｄｕｒｉｎｇｕｎｉａｘｉａｌｏｎｔｅｎｓｉｏｎｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ[Ｊ].[１３]１１９８ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａＫｉｍ－１２０４.

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(ｂｌａｎｋｅｄꎬＫｉｍＪꎬＡｌＬｅｅ５ＪＹ３２２ꎬｅｔＴ４ａｌ.ｓｈｅｅｔｓＳｔｕｄｙ[ｏｆＪ]ｒｅｓｉｄｕａｌ.ｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｔａｉｌｏｒ官英平ｓｕｐ２):１１１回弹过程ꎬ王立君－１１７ＲａｒｅＭｅｔａｌｓꎬ２００６ꎬ２５([Ｊ].塑性工程学报ꎬ吕安松.

ꎬ等.拼焊板ꎬ２０１０ꎬ１７(６):２８Ｖ形自由弯曲成形及－３２.

ｏｎＧｕａｎＹｉｎｇ￣ｐｉｎｇꎬＷａｎｇＬｉ￣ｊｕｎꎬＬｙｕＡｎ￣ｓｏｎｇꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｔａｉｌｏｒｔｈｅ[１５]２０１０ꎬ１７(６):２８ｗｅｌｄｅｄｆｏｒｍｉｎｇｂｌａｎｋｓａｎｄ[ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋＪ].ＪｏｕｒｎａｌｉｎｏｆＶ￣ｓｈａｐｅＰｌａｓｔｉｃｉｔｙｆｒｅｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｏｆꎬＫｉｍＭｇ[１６]

ＤｅｓｉｇｎａｌｌｏｙＨＷꎬ－３２.)

ｓｈｅｅｔｓＬｉｍＣＹ.Ａｎｎｅａｌｉｎｇｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅ￣ｒｏｌｌｅｄＡｌ￣５.５ｗｔ％ＬｕｖａｒｉａｔｉｏｎＲＨꎬ２０１０ꎬ３１(ｆｏｒꎬＬｉｕＸＨｓｕｐａｕｔｏꎬＸｕ１):７１ｂｏｄｙＺＧ－ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄꎬｅｔ７５.

ｏｆｉｎｔｈｅＵ￣ｂｅｎｄｉｎｇｏｆｔａｉｌｏｒａｌ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｏｌｌｅｄｂｌａｎｋｓｏｆ[Ｊｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ]ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｅＢｒａｚｉｌｉａｎꎬ２０１７ꎬ３９(１１):４６３３ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ.Ｊｏｕｒｎａｌ－４６４７.

Ｓｃｉｅｎｃｅｓａｎｄ