第一章绪论
1.1引言
近年来，出于安全性和经济性考虑，高强度薄钢板与铝合金板在汽车车身制造中得到了大量使用。美国和日本从上世纪八十年代初开始广泛-40%，可节约汽油20%以上。到1992年日本汽车厂汽车车身采用高强度钢板的平均比例占到23.3%，但是高强度钢和铝合金的机械性能与普通低碳钢有很大差异，导致由这两种材料冲压的工件的回弹量远大于普通低碳钢板，使回弹问题更加突出。因此，如何找到一种可靠的方法减少回弹，以避免返工，遂成为板材成形制造业中一大难题。目前对板料的回弹进行控制主要采用的方法有以下几种:
(l)补偿法，其原理是根据弯曲成形后板料的回弹量的大小预先在模具上作出等于工件回弹量的斜度，来补偿工件成形后的回弹;
(2)拉弯法，此法是在板料弯曲的同时施加拉力来改变板料内部的应力状态和分布情况，使应力分布较为均匀，可以减少回弹量;
(3)加压校弯法，此法是用有底凹模限制弯曲，当零件与模具贴合后，以附加压力校正弯曲变形区，使压力沿切向产生拉伸应变，卸载后拉压两区的回弹趋势相抵以减少回弹量。
目前用得较多的是模具补偿法，它是在模具设计时预先考虑弯曲件的回弹，修改模具尺寸，使得生产出的弯曲件在回弹之后精度达到预期要求。这就减少了试模、修模的工作量及工件成形后的校正工作量。
1.2课题研究的意义
目前随着汽车工业和航空工业的发展，减轻质量、节约能源、提高安全性、以及大量使用高强度薄钢板的铝合金钢板的要求越来越多，而且对薄板壳零件成形精度的要求也越来越高，因此回弹成为汽车飞机等工业领域关注的热点问题。由于零件回弹后的形状是整个成形过程的积累效应，因此充分了解弯曲回弹规律，计算回弹补偿，进行模具型面设计，对控制弯曲件的回弹，发展弯曲件精确成形技术具有重要意义。
1.3回弹问题的研究进展
上个世纪初以来，内外学者对塑性弯曲成形回弹问题进行了大量的研究，研究方法包括理论解析法、数值模拟法、实验研究方法等，内容涵盖了不同坯料(梁、板材、管材和型材等)的不同弯曲方式(纯弯、拉弯和推弯等)。
1.3.1塑性弯曲理论和回弹解析研究
在研究弯曲回弹问题时国内外学者引入了不同的材料模型进行了研究。crandall研究板材纯弯曲的回弹问题时将材料简化为理想弹塑性材料，考虑了泊松比。的影响，得到了板材纯弯曲的回弹计算公式。c.A.Queenerl等在研究板材纯弯曲的回弹问题时引入幂次应力应变关系式翻来表示材料的硬化现象，得到了考虑硬化效应的板材纯弯曲回弹计算公式。秦志国等对板材纯弯回弹问题进行了研究，研究中将板材简化为小曲率曲杆，并且认为截面上的应力近似满足线性分布，进而获得回弹角与回弹半径的求解公式。赵彦启等对直角形弯曲回弹问题进行了研究，研究中采用线弹性幂次强化材料模型，得到了回弹量与弯曲力的计算公式，该公式在弯曲半径与板厚之比大于3时比较准确。黄春峰推导了板材弯曲力矩及回弹量△a的计算公式，全面分析了影响弯曲件回弹的主要因素，介绍了各种先进的控制弯曲回弹的工艺技术方法。王晓林、周贤宾[”!对金属板弹塑性非圆弧弯曲回弹问题进行了研究，研究中将非圆弧弯曲板离散为若干微板元，每个微板元利用圆弧弯曲回弹计算公式进行计算，最后，由离散微板元的几何信息拟和得到零件形状。刘金武等认为板材经典力学纯弯曲回弹计算过程本身存在误差，于是将弯曲回弹过程分为两个阶段进行应力应变分析，根据静力平衡条件和变形协调条件推导出了理想弹塑性材料弯曲回弹计算公式。张立玲对管材在弯曲条件下的应力、应变状态进行了理论分析，根据回弹前后中性层长度不变条件，推导出回弹量的近似计算公式，讨论了回弹角和回弹半径的影响因素。
第二章弯曲回弹的理论
2.1弯曲回弹的机理
板材在外加弯曲力矩的作用下，开始时弯曲半径较大，板料内弯曲半径与凸模圆角半径不相重合，板料变形很小，材料内部仅发生弹性变形。在弯曲变形区内，板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短，应力状态是单向受压，板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长，应力状态是单向受拉，弯曲内、外表面到中心，其缩短与伸长的程度逐渐变小，在缩短与伸长的两个变形区之间，有一纤维层长度始终不变即应变为零，称为应变中性层。同样，在拉应力向压应力过渡之间，存在一个切向应力为零的应力层，称为应力中性层。在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起，简称为中性层。在板的中性层，应力和应变为零，见图2.la。
随着力矩的增加，弯曲区变形程度逐渐增大，表层的切向应力首先达到屈服点，并逐渐向板料中心扩展，这时材料内部处于弹塑性变形状态，如图2.lb。变形程度继续增大以后，材料处于全塑性变形状态，如图2.Ic。在整个变形过程中，由于金属体积不变，中性层的位置是从板料的中间位置逐渐向内侧移动的。当外力去除以后，塑l胜变形部分保持不变，而弹性变形部分会立即消失，产生弹性回复，即回弹现象。
第三章 回弹补偿模具型面设计的理论解析法................... 27-37
3.1 引言 ...................27
3.2 建立弯曲回弹前后曲率关系式................... 27-30
3.2.1 本构关系的选择 ...................27-28
3.2.2 弹塑性变形时弯矩 M................... 28-29
3.2.3 回弹前后曲率半径关系式................... 29
3.2.4 圆弧弯曲回弹前的曲率 ...................29-30
3.3 非圆弧曲线的离................... 30-31
3.4 构建零件回弹前形状曲线 ...................31-32
3.5 实例验证 ...................32-36
3.6 本章小结 ...................36-37
第四章 板材冲压回弹数值模拟................... 37-52
4.1 板材冲压回弹数值模拟基本理论................... 37-42
4.3 板材冲压成形数值模拟 ...................42-47
4.4 板材回弹数值模拟................... 47-49
4.5 模拟实验后处理................... 49-51
4.6 本章小结 ...................51-52
第五章 板材冲压成形起皱、破裂缺陷分析................... 52-61
5.1 板材冲压成形起皱、破裂缺陷简介................... 52-54
5.2 Dynaform简介................... 54
5.3 Dynaform中板材冲压成形仿真流程................... 54-55
5.4 汽车覆盖件冲压仿真实例 ...................55-60
5.5 本章小结................... 60-61
结论
本文具体研究内容及结论如下:
针对非圆弧弯曲回弹控制提出了回弹补偿模具设计的理论解析法。首先，深入探讨圆弧弯曲机理，并在Gardine:回弹计算公式基础上，推导出了圆弧弯曲回弹前曲率半径求解公式。其次，针对非圆弧弯曲本文提出了定弧长结构离散法的思想，将板沿中心线离散为若干微板元，结合圆弧弯曲理论在MATLAB中计算得到各微板元回弹前三次多项式，拟合得零件回弹前的形状曲线，法向偏置后即可获得回弹补偿的模具形状曲线。最后，根据实例数据，设计出回弹补偿模具，并在有限元中进行冲压、回弹数值模拟得到零件模拟后形状曲线，并与零件实际回弹后形状曲线比较最大法向偏差为d==3.3419mm。
l)板材成形中由于零件起皱、破裂是不可避免的，可通过计算零件成形后最大增厚与减薄率来检验是否超出允许范围。
2)应在凹模入口的直线部分以及拉延浅的部分设置拉延筋，施加拉延阻力，以平衡材料流动速度。
3)通过Dynaform对板料冲压成形进行数值模拟，可以预测板料变形过程中可能出现的各种缺陷，由此为模具设计提供了参考，避免了不必要的花费，大大降低了模具设计及加工的成本，缩短了制造周期。
参考文献
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