毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
摘要：弯曲成形是冲压成形工艺中典型的加工方法之一，而控制回弹是保证成形质量的关键。本文首先介绍了选题背景和冲压回弹技术研究的现状，确定以U形弯轨件为研究对象。通过理解冲压回弹表现形式以及控制回弹的方法，分析影响回弹的主要因素，再提出利用Dynaform软件对冲压成形过程进行仿真分析，建立最佳的工艺模型，以控制弯曲成形过程中产生的回弹，为探讨U形弯轨件冲压成形工艺打下基础。
关键词：U形弯轨件，回弹，有限元分析，弯曲成形
1选题背景
在现实生活中，许许多多零部件都是由弯曲成形的，而对于弯曲成形，就必须考虑到回弹的问题。回弹是弯曲成形中一个普遍现象，回弹的存在将降低零件的几何精度和影响后续的装配的工作量，延长了产品开发的周期，因此，对回弹的研究有着重要的意义。在弯曲成形中一般只涉及较为简单的几何形状和边界条件，人们对回弹的研究往往首先从弯曲入手[1-2]。
2冲压回弹技术研究现状
早期对于回弹研究手法较为简单，主要以实验和解析的手法来研究，当然研究的对象局限于较为简单的几何形状和边界条件的弯曲成形。十九世纪50年代，国内外学者对有关回弹的预测计算方法进行了大量的理论研究，总结出了相应的回弹公式，但大多数是对于简单形状的钣金（矩形板、圆形板、方板等）的冲压加工。但对于那些形状复杂的，却无能为力。
上世纪90年代，有限元仿真技术开始广泛用于板料成形的回弹仿真模拟中，基于有限元模拟技术，实现板料成形过程的工艺仿真。对那些形状较为复杂的零件冲压回弹预测计算，得到了进一步的认识。
板料成形中的回弹现象是成形过程中的常见缺陷，这对零件的尺寸精度跟生产效率产生了很大的影响。为了提高冲压件的产品质量，就必须要对回弹有效的预测和有效的控制。工程中通常基于经验和反复试验来减小或消除回弹的影响，这样既花费大量时间，又耗费大量财力[3]。
近年来，遗传算法也被运用到板料冲压成形的回弹模拟研究中，然而回弹预测的精度普遍不高，主要存在两个方面原因：一是成形仿真时得到的应力场精度不高；二是回弹算法不够合理。因此如何精确的计算成形件的回弹也是本课题的一大挑战。
3 U形弯轨件冲压回弹理论分析
塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷卸去后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫做回弹。
U形弯轨件(图1)的回弹是弯曲工艺研究的一大重点，金属板材在弯曲成形过程中，在获得塑性变形的同时还伴随着弹性变形。当弯曲成形结束后，卸掉冲压载荷时，弯曲件会产生弹性恢复，其弯曲角度和外形尺寸会发生变化，使U形弯轨件的几何精度受到损害。
图1 U形弯轨件
3.1回弹的表现形式
回弹的表现形式有两个方面：
（1）弯曲半径：曲率减小时，弯曲半径增大。
（2）弯曲角：弯曲中心角减小，相应弯曲角增大。
产生回弹的原因：当板料弯曲时，就会产生一个折弯区，而在折弯曲总是存在中心层的，中心层内侧受到折弯力会压缩，中心层外侧受拉而伸长，从而使中心层折弯处总体变厚，内部产生应力，这便是回弹产生的根本原因。
回弹控制方法有 3 种[4]，第一种是工艺控制法，即通过工艺优化手段，使板料发生充分的塑性变形抑制回弹；第二种是模型补偿法，通过在特定工艺条件下，预测回弹量的大小，然后修正模具形状，使回弹后的形状恰好符合设计要求；第三种是过程控制法，通过控制冲压成形的压边力、模具温度等手段减小回弹，这种方法效率较低，在工业上很少应用。
3.2影响回弹的主要因素
影响回弹的因素有很多，本文就对以下几个方面进行研究；
（1）材料厚度：材料越薄，回弹值越大。
（2）零件的相对弯曲半径：零件的相对弯曲半径越小，变形程度越大，变形区总的切向变形程度增大，塑性变形在总的变形中所占的比例增大，相应弹性变形的比例减小，从而回弹值减小。反之零件相对弯曲半径越大，回弹值越大。
（3）零件的弯曲角：弯曲件角度越小，弯曲变形区域越大，
（4）拉深筋：拉深筋工作圆角半径较大时坯料经过拉深筋时产生的塑性变形较少，回弹值较大；拉深筋工作圆角半径较小时，坯料塑性变形较大，零件易出现破裂及破裂趋势，且零件的变薄率呈先变小再变大趋势[5]。
（5）弯曲件形状：弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量越小。
（6）模具几何参数[6]：当凸模半径一定时，凸模半径较大而凹模开口尺寸过小时，回弹量很大，U型弯轨件的回弹量会随凹模开口深度增大而减小，随着凹模开口深度的减小，从而使U型弯轨件回弹量显著增加。
（7）材料的屈服点：材料的屈服点越高，弹性模量越小，弯曲回弹值越大；材料的弹性模量越大，弯曲回弹值越小。
4 U形弯轨件CAE有限元建模
本课题选用Dynaform对U形弯轨件冲压成形过程进行动态模拟。通过在不同条件下的回弹模拟试验，观察板料在成形时的各个的时间段的状态，从而发现板材在成形时是否产生起皱和断裂等现象，以及解决产生这些现象的原因[7-10]。
回弹数值过程模拟中考虑了冲压件受到工件几何参数、模具几何参数、材料性能、等因素的影响。为了获得较好的试验效果，要建立好合理的工艺模型[11-15]，步骤如下：
（1）确定U形弯轨件的尺寸：相对弯曲半径r/t=2~10，采用1张长160mm总宽50mm的耐热型镀铝钢板Stl6直接经拉深工艺制成。
（2）将数据导入Dynaform；
（3）定义板料的材料与属性；
（4）定义凸模与压边力；
（5）对模型进行有限元计算。
5结语
通过以上对U形弯轨件冲压回弹产生的原因、解决回弹的方法以及CAE有限元建模等的理解，确定以U形弯轨件为研究对象；本课题拟利用PRO/E建立三维模型及借助Dynaform对模型进行有限仿真分析；改变模具参数、材料等参数进行正交试验寻找合适的参数组合。
参 考 文 献
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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
近年来由于高强度薄钢板和铝合金板材的大量使用，冲压成形过程中回弹问题更为突出，成为汽车和飞机等工业领域关注的热点问题。本课题通过对U形弯轨件冲压成形回弹有限元分析仿真，探讨不同模具参数、材料、拉延筋、压边力、润滑等参数对回弹的影响，研究控制U形弯轨件冲压成形回弹的方法。
解决问题：通过FLD图和试验研究寻找各因素如摩擦系数、板厚、冲压速度、压边力、凹凸模圆角半径的关系，从而找到合理的工艺参数,采取措施减小和控制回弹对成形件质量的影响，探讨U形弯轨件冲压回弹工艺。
本课题研究手段：
（1）文献查阅有关板材冲压和有限元方面的资料；
（2）U形弯轨件及模具CAD模型建立；
（3）U形弯轨件冲压成形CAE有限元建模；
（4）U形弯轨件冲压成形回弹仿真分析；
（5）探讨U形弯轨件冲压回弹工艺；
（6）按要求提供各种设计文档，并完成毕业论文。
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指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
该生通过阅读与本课题相关的参考文献，进行了一定的总结，撰写的本文献综述能够反映“U形弯轨件冲压及回弹有限元分析与工艺研究”的课题背景以及相关知识，论文撰写较通顺，符合规范，达到了撰写文献综述要求和目的，为毕业设计后期分析打下了基础。
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
“U形弯轨件冲压及回弹有限元分析与工艺研究”这一课题的深度、广度及工作量均适中，合适学生在毕业设计期间完成，希望该生能独立的进行U形弯轨件冲压成型工艺的研究，完成课题的要求，撰写毕业论文，达到进行科研训练和本科毕业设计的要求。
2016 年 3月 25 日
