基于灰色关联法的高强度钢回弹参数优化

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摘 要 分析了高强度钢U形件的回弹机理,根据国际著名板料成形数值模拟会议NUMISHEET 93确定了U形件的尺寸参数,建立了U形件模型进行有限元仿真模拟.得出了各影响因子正交实验的数据结果.通过灰色关联分析法确定了8个影响因子的关联程度排序,得出影响U形件回弹的主次要因素,并且给出一组本次实验中的最优工艺参数.

关 键 词 高强度钢;回弹;灰色关联分析;关联度

中图分类号TG26 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)120-0163-02

近年来为了适应汽车轻量化的需求,高强度钢在汽车冲压件中的应用越来越广泛.但是由于高强度与普通钢相比屈服强度高、断面收缩率低、变形抗力大,导致高强度钢冲压件回弹缺陷更为突出,严重影响了产品的形状、尺寸精度等,并给制造带来很大困难.为了解决高强度钢板成形性差的问题,保证零件尺寸和形状精度,减少及避免回弹,需要一种手段来优化工艺方案,从而获得合格的零件.同时,冲压成形回弹也是目前板料成形领域的研究热点和难点.

1.高强度钢特性与回弹

与普通钢板相比,强度钢虽有更高的强度和更轻的质量,冲压时更易引起回弹,并更容易引起拉裂和起皱现象,且不同于普通钢板的成形规律,回弹是高强度钢冷冲压工艺中不可避免的问题,随着变形力的释放或消失,成形过程中所积累的弹性变形能要释放出来,从而引发内应力重组,进而导致零件整体形状发生改变.所以在制造加工时,就涉及到如何能够将回弹量降到最低,选取适合的工艺参数能够将此问题得到更好的解.

2仿真模拟

用Pro/E三维造型软件建立U形件模型,导入料成形数值模拟专用软件Dynaform软件中,经过网格划分、参数设置、仿真运算等步骤后可得到仿真的运算结果.结果的参数测量可以由Dynaform软件自带的eta/POST软件对回弹后的模型界面进行尺寸测量得到.

3.灰色关联分析

灰色关联分析方法,是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度来衡量因素间关联程度的一种方法.灰色关联度分析对于一个系统发展变化态势提供了量化的度量,非常适合动态历程分析,特别适用于各个影响因素和回弹量之间不存在严格数学关系的情况.因此,运用灰色关联分析,可有效地分析计算出各个因素对高强钢U形件弯曲回弹的影响程度,分析并且找出影响U形件弯曲回弹的主要因素,并且将影响因素的大小关系作出排序[2]-[3].

3.1 关联系数求解

所谓关联程度,实质上是曲线间几何形状的差别程度.因此曲线间差值大小,可作为关联程度的衡量尺度.将反映系统行为特征的参考数列和影响系统行为的因素组成的比较数列进行无量纲化的数据处理,比较数列与参考数列中各点的关联系数可由下列公式算出,式中为分辨系数,通常取0.5,

是第二级最小差,是两级最大差,δol(k)为各曲线上的每一个点与曲线上的每一个点的绝对差值.

3.2 关联度求解并排序

由于影响因子与回弹量的关联程度由n个关联系数来反映,由于关联系数分散不便于进行整体性比较,因此有必要曲线中的各点的关联系数集中为一个值即求其平均值,关联度表示影响因子对回弹量的灰关联度,值越接近1,说明相关性越好:

运用灰色关联分析,将表1得到的数据结果带入关联度计算公式,计算可得:等于{0.648002 0.640937 0.558962 0.577165 0.577982 0.679886}T,(i等于A,C,D,F,G,H).

由于在整个仿真过程中,取板料宽度和凹模圆角半径为定值,没有这两项影响因素的计算结果.各因素按照关联度大小进行排序为:roH>roA>roC>roG>roF>roD,表明在高强钢U形件自由弯曲回弹中,冲压行程和板料厚度是主要的影响因素,其中冲压速度、凸模摩擦因数、凹模摩擦因数以及压边力为间接影响因素,对回弹的影响较小.由此我们可以得出最优的工艺参数为A等于1.2,B等于35,C等于1000,D等于440,E等于5,F等于0.15,G等于0.1,H等于71.


4.结论

在高强钢U形件自由弯曲回弹过程中,影响回弹的主要因素是冲压行程和板料厚度,而冲压速度、凸模摩擦因数、凹模摩擦因数以及压边力对回弹的影响较小为间接影响因素.我们根据实验和数据分析得出了一组本次实验中的最优工艺参数,对分析U形件回弹量有一定参考价值.

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