● 摘要
回弹现象是冷冲压成形过程中不可避免的物理现象。回弹问题的存在造成零件的形状及尺寸与设计要求不符，直接影响冲压件的品质，包括外观质量、装配性能和使用可靠性等。如何准确地预测回弹及控制回弹，目前还是汽车模具工业中的实际难题。双曲度扁壳是汽车覆盖件的典型代表，如轿车顶盖，发动机罩盖板及车门等均具有双曲度扁壳的特征，此类零件往往要求外形美观、表面光整、棱角清晰。对于双曲度扁壳，拉延成形后的回弹现象是影响其成形精度的主要缺陷，因此研究其回弹具有很强的代表性。本文使用理论解析与有限元模拟验证相结合的方法，对双曲度扁壳回弹的影响因素进行了研究，为复杂曲面零件冲压成形中的回弹控制方法提供了理论依据。首先分析了单曲率曲面在成形回弹过程中的应力应变特点，建立了以板料上下表面应力应变为自变量的回弹函数表达式，得出了单曲率曲面回弹随压边力的增加而减小的规律。在对单曲率曲面成形回弹分析的基础上，推导了双曲度扁壳回弹计算公式。得出如下规律：增加压边力使板料上下表面的应力差减小，导致整体弯矩减小，从而使回弹减小。同时弹性力的释放量随压边力的增加而减小，这使回弹进一步减小。运用有限元软件PAM-STAMP对双曲度扁壳成形回弹过程进行了模拟，验证了得出的理论分析结果。理论分析了板料在进入拉延筋圆角前、在圆角上和脱离圆角时的受力情况，建立了各个阶段力学平衡方程，揭示了拉延筋反弯曲弯矩形成的原因。通过有限元模拟，研究了拉延筋几何参数对双曲度扁壳回弹的影响。得出在相同压边力条件下，随着拉延筋凸模圆角半径减小，双曲度扁壳回弹越小的规律。