[发明专利]一种型材三维拉弯成形性预测评价优化方法

说明书

本发明公开了一种型材三维拉弯成形性预测评价优化方法，其包括以下步骤：S1、建立有限元计算模型，预测型材在三维拉弯后及回弹后的有限元计算结果，进而得到型材三维拉弯成形性；S2、根据型材在三维拉弯后及回弹后的有限元计算结果评价型材三维拉弯成形性；S3、根据有限元计算模型和成形性要求，优化三维拉弯成形性参数，进而优化三维拉弯成形性。本发明可以进行型材的三维弯成形性预测、评价与优化，避免或减少开模、试模工作，减少生产成本的同时明显缩短开发周期，使拉弯成形零件更具市场竞争力。

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种型材三维拉弯成形性预测评价优化方法。

背景技术

三维拉弯成形技术在汽车、铁路机车、航空航天等领域应用广泛，像汽车门框上条、车门导轨，轨道车辆车顶弯梁，飞机的框肋缘条、长桁等零件都由拉弯工艺制成。此类零件的特点是纵向尺寸长、弯曲半径大和形状准确度要求高，在生产中普遍采用拉弯成形工艺制造。拉弯成形具有残余应力少，适用于变曲率弯曲件等优点。然而拉弯成形件又具有空心、薄壁等特点，容易在拉弯成形过程中产生壁截面畸变缺陷。弹塑性的金属型材在成形卸载后由于内应力的释放出现回弹现象，造成成形后零件形状的改变，降低产品精度，影响零件的使用。因此，复杂截面型材的高精度拉弯成形成为机械加工制造领域的关键技术。

汽车车身基于减小风阻系数的考虑一般造型成流线型，有些车身部件的空间形状也很符合流线型规则。以汽车门框上条为例，它的扫掠线在空间中的形状就是三维曲线，因此汽车门框上条这种零件就很适合三维拉弯成形。虽然门框上条很符合流线型规则，但是可能在加工制造环节产生较严重的成形缺陷。最终结果就是零件成形性差，造成零件成本高昂，生产周期过长，降低整车产品的竞争力。因此型材三维拉弯成形性的预测成为亟待解决的难题。

拉弯型材的截面通常有多个尺寸，拉弯成形结束后，各个尺寸的变化量可能并不一致，如何科学衡量整个截面的变形量就显得尤为重要！面对多方案的择优选型时也需要科学评价各个方案的优劣，以确定最优的拉弯产品设计方案。

有时，在拉弯产品经过预测之后，成形性并不能满足设计要求。如何引进优化技术，对部分设计变量进行优化，使得优化后拉弯零件的成形性满足要求也是需要解决的一大问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种型材三维拉弯成形性预测评价优化方法可以预测、评价并优化型材进行三维拉弯成形性。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种型材三维拉弯成形性预测评价优化方法，其包括以下步骤：

S1、建立有限元计算模型，预测型材在三维拉弯后及回弹后的有限元计算结果，进而得到型材三维拉弯成形性；

S2、根据型材在三维拉弯后及回弹后的有限元计算结果评价型材三维拉弯成形性；

S3、根据有限元计算模型和成形性要求，优化三维拉弯成形性参数，进而优化三维拉弯成形性。

进一步地，有限元计算模型的建模方法包括以下步骤：

S1-1、单元定义：根据模具和未三维拉弯型材的数据，采用ABAQUS获取型材的中面、模具与型材的接触面并对型材的中面、模具与型材的接触面划分网格，得到模具网格和型材中面网格，其中模具网格包括固定模具网格、正下方的下侧整形模具网格和型材斜上方的侧方整形模具网格；

S1-2、材料定义：将固定模具网格、正下方的下侧整形模具网格和型材斜上方的侧方整形模具网格设置为离散刚体，并在各自的质心位置处添加运动参考点，将型材中面网格设置为弹塑性，并在型材中面网格厚度方向设置至少五个高斯积分点；