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 冲压过程中的回弹问题是影响高强钢冲压件性能的关键因素。本文以高强钢片状支架为研究对象，通过对高强钢支架使用现状的介绍，冲压成形过程中的回弹现象以及影响冲压成形质量的因素和对片状支架冲压成形的有限元分析法，为研究复杂几何形状高强钢冲压件的成形工艺打下基础。
关键词 高强钢 冲压成形 回弹 有限元分析
1 高强钢支架在汽车和飞机等工业领域的使用现状
由于汽车轻量化和安全性的双重要求，高强钢因其强度高，在汽车领域应用越来越多。而一些形状复杂的零件的冷冲压工艺几乎无法成形，高强度钢板的热冲压技术解决了上述问题。
目前成为世界众多汽车生产商关注的热点，通用、福特、大众、沃尔沃等汽车制造公司都在使用热冲压的高强度汽车零件。
随着现代工业日新月异的发展，尤其在汽车行业上，为了降低油耗减少排放，满足轻量化和提高安全性的要求[1]。高强度钢板在冷冲压过程中随着强度的提高，成型性降低，强度越高，成形难度愈大。热冲压成形技术是一项专门用于成形高强度钢板冲压件的新技术，该技术使得热冲压技术成为目前汽车领域生产高强度结构件的主要方式。
热冲压成型工艺是将高强度钢板加热到奥氏体温度范围，在高温下成形几乎没有回弹，具有精度高、成形性好等优点。高强钢在被加热到T≥Ac3，然后在压力机上利用热成型模具冲压成型，并保压淬火，在整个过程中需要快速冷却，以使成形件的组织充分转化为马氏体。
2 高强钢支架的冲压成形过程中的回弹问题
钢板高强度化易引起塑性下降，成形性变差。因此在冲压成形时，材料流动难以控制，板料上的应力应变分布不均，容易产生深冲裂纹、起皱、回弹大且成形精度难以控制等问题。例如在拉延成形时频繁出现开裂，同一零件利用普通钢板甚至塑性较差的普通钢板拉延时都不会出现开裂的地方也会发生开裂。同时对模具型面异常敏感，型面或过渡面的光顺性稍差就出现开裂[2-3]。
回弹是由制件的弹性回复造成的，其大小由模具形状或制件残余应力沿板料厚度方向的分布决定。回弹量是材料强度的函数，高强度钢的强度大于传统低强度钢，因此回弹比传统低强度钢更严重。同一模具中加工的两制件的回弹，具有相同屈服强度的DP 钢和高强度低合金钢( High Strength LowAlloy，HSLA)[4-5] 相比，DP 钢的回弹比HSLA 钢严重得多。高强度钢板应用于冲压生产，制件回弹的预测、控制和补偿是需要关注的一个问题。
3 高强钢支架的冲压成形中影响回弹的因素
随着高强度钢板的大量应用，冲压件卸载后产生的显著回弹及由此引起的形状不良、贴模性及定形性差的现象日益严重，使成形件的成形精度受到极大影响，回弹问题逐步成为高强度钢板在使用过程中的瓶颈问题[6]。
3.1 压边力及拉延筋对高强钢回弹的影响
压边力是板料成形中的一个重要参数，它控制板料成形过程中金属的流动情况。随着压边力的增大，板料的流动将变得困难。压边力的大小决定着板料内部应力状态。通过优化压边力，能够控制板料内部应力状况，有效的抑制冲压件起皱、拉裂等缺陷。但是在无拉延筋的条件下，当压边力的大小能够保证板料在成形过程中不被弹开时，继续增大压边力的数值对板料内部应力影响很小[7]。
在不同压边力条件下，高强钢型件的回弹程度，随着压边力的增大，无论是否设置拉延筋，回弹都有减小趋势，但是趋势比较平缓；当设置拉延筋时，与没设置拉延筋的情况比较，能够有效减小回弹程度。因此针对回弹量较大的高强钢冲压件，可以考虑采用合理的压边力和拉延筋配合，控制板料流动，使材料的变形更充分，提高塑性变形比例，减小回弹。
3.2 摩擦系数对高强钢回弹的影响
在冲压成形过程中，材料经过圆角位置时发生了弯曲变形，板料的内、外层会分别产生压应力、拉应力。而成形过程中摩擦力的存在，大多数情况会增大拉应力的变形区域。随着摩擦系数的增大，拉应力变形区域也随着增大，使内外层的应力状态趋于一致。因此增大摩擦系数有利于减小高强钢的回弹。但应该注意的是摩擦力过大会引起冲压件表面质量下降，模具磨损严重等问题。因此当考虑利用摩擦力控制高强钢冲压件回弹时，应根据实际情况对摩擦条件做适当调整，摩擦程度不宜改动过大[8]。
3.3 凸模圆角对高强钢回弹的影响
在冲压成形过程中，使用较小的凸模圆角半径时，会使成形力更集中在弯变形区处，实现了圆角处的强力压料，板料的塑性变形更充分。因此减小凸模圆角半径有利于减小高强钢型件的回弹。但圆角过小会造成板料流动困难，使模具圆角处磨损严重，冲压件也有拉裂的风险。因此当考虑利用圆角控制高强钢冲压件回弹时，应保证改变圆角不产生其它新的成形缺陷[9]。
3.4 模具间隙对高强钢回弹的影响
模具间隙是板料成形中一个重要的参数。它的大小影响板料和模具之间的接触情况，控制成形过程中金属的流动。随着模具间隙的增大，高强钢型件的回弹量增大。这是因为较小的凸凹模间隙可以加大对板料的侧向压力和摩擦力，改变应力状态，增强对板料的校直和挤压作用，使板料塑性变形比例增大，弹性变形比例减小。因此我们得出结论：减小模具间隙有利于减小高强钢型件的回弹。但模具间隙过小会导致模具磨损严重，降低模具寿命。因此当考虑利用模具间隙控制高强钢冲压件回弹时，应考虑模具磨损及使用寿命问题[10-11]。
4 CAE分析
4.1 高强钢支架有限元模型的建立
以高强钢片状支架件作为研究对象，并采用板料成形数值模拟软件DYNAFORM进行和回弹过程模拟，图1为高强钢片状支架的有限元模型及成形件，为了模拟回弹，网格划分是采用了比较细密的网格单元及自适应网格技术;为了保证回弹的模拟精度，成形过程采用动力显式算法，同时采用较小的虚拟凸模速度100mm/s，对卸载过程采用静力隐式算法。
图1高强钢片状支架
4.2 高强钢冲压回弹仿真分析
零件的最后回弹形状是其整个成形过程的累积效应, 对影响回弹的因素进行系统的研究,准确预测回弹量, 并在模具的设计过程中对回弹进行补偿, 对提高冲压件的产品质量及生产效率具有重要意义,因此我们需要用不同的方法对板材进行回弹仿真。
板材回弹的仿真一般有两种方法：有模法和无模法。
有模法是指模拟实际的回弹过程，和成形过程类似，只使模具在冲压后向着反方向运动，直至板料上的所有的节点和单元与模具脱离，这时板料形状即为回弹后的形状。其模拟精度高，但是卸载时每一增量步都要判断接触，因此，需要比较长的计算时间。
无模法是为了避免回弹计算过程中判断每步是否接触的麻烦，先计算成形结束时各节点等效节点力，再改变各等效节点力方向，按一般无接触的弹塑性卸载问题采用增量法求解，至所有的等效节点力都趋于零时，板料形状即为回弹后板料的形状。因为此方法无需进行接触判断，所以计算时间较有模法少。
5 结语
本文通过了对高强钢片状支架件冲压回弹有限元分析仿真，探讨不同模具参数、材料、压边力、润滑等参数对回弹的影响，研究控制片状支架件冲压成形回弹的方法。同时借助CAD建立凸模、凹模及板料模型以及DYNAFORM软件对片状支架件冲压成形过程进行CAE有限元仿真。
参 考 文 献
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