基于高强度钢板的拉延筋参数优化

褚涛

摘要：本文使用低合金高强度钢板B340LA，通过数值模拟软件Pam-stamp，对B柱内板进行了拉延筋尺寸参数和布置方式进行了分析，消除了起皱和拉裂缺陷，得到了合格的零件。

关键词：高强度钢板正交试验拉延筋pam-stamp

0 引言

拉延筋在车身覆盖件的生产中起着举足轻重的作用，由于拉延过程中，板料的不同部位拉深深度不同，对进料阻力的要求也不同，需要沿周围分布合理的阻力，只通过压料面的压边力往往难以达到要求，因此需要根据不同部位的拉深深度，在压料面上布置合理的拉延筋，以满足板料塑性变形和均匀流动的需要。利用拉延筋可以有效调节变形区域板料的变形分布，避免起皱等拉延缺陷的发生[1]。

由于人们对高强度钢板成形性能的认识还不够深入，当拉延筋尺寸参数选择的不合理时，易使成形过程中出现拉裂、起皱等缺陷[2-3]。为了控制缺陷，本文采用有限元数值模拟技术对高强度钢板拉延成形中的拉延筋进行了尺寸参数的优化，以减少修模、试模次数。

1 拉伸试验

本课题采用的材料是低合金高强度钢B340LA，

厚度为1.2mm。拉伸试验的形状、尺寸按GB/T228-

2002确定，板料厚度选择t=1.2mm。拉伸试样如图1所示。

■

通过拉伸试验测得其力学性能参数如表1所示。

表1B340LA的力学性能

■

2 有限元模型的建立

工艺参数选择冲压速度为5mm/ms，模具间隙为1.1t，压边力为700kN，摩擦系数为0.12。根据以上材料性能和工艺参数建立有限元模型，如图2所示。

■

图2有限元模型

3 拉延筋设

3.1 拉延筋的布置

本文选用圆形虚拟拉延筋，根据初步模拟的FLD图布置的拉延筋位置如图3所示。

■

图3初始拉延筋位置

3.2 基于正交试验的拉延筋尺寸参数优化

圆形拉延筋主要有四个尺寸参数：拉延筋半径R1，拉延筋槽圆角半径R2，拉延筋宽度L2和拉深筋高度D。如图4所示。以最大减薄率和FLD图为目标进行正交试验。正交方案和模拟结果如表2所示。

■

通过9组试验可以得出：四个尺寸参数对最大减薄率影响的主次顺序为：R2，L2，D，R1；最优方案为A1B3C3D2，即R1=6，R2=5，L2=20，D=7。由此参数组模拟得到的FLD图如图5所示：在1，2两处起皱仍较为严重，且在小端内圆角最大减薄率为33.27%，出现拉裂。

■

图5最优拉延筋方案的FLD图

3.3 拉延筋布置优化

由于通过正交试验得到的最优参数组的模拟结果仍然存在缺陷，需要调整拉延筋布置。对于存在起皱的部位，应该布置重筋，以增加进料阻力；对于减薄率较大和拉裂的区域应该去掉拉延筋，以减小阻力让板料顺利流入。

4 工艺试验

按照数值模拟得到的数据，结合生产实际经验，最终拉延筋尺寸参数采用正交试验得到的最优组合A1B3C3D2(R1=6mm，R2=5mm，L2=20mm，D=7mm)，将型面研磨均匀，进行拉延调试。第一次拉延调试，没有出现拉裂，但在去掉重筋的两个部位出现轻微起皱，后将压边力调整为800kN，消除了起皱缺陷；拉延筋外的压边部位起皱明显，在修边工序中会将其切除，与模拟结果相符。整个零件的成形情况满足要求，得到了合格的拉延件。

5 结论

本文对B柱内板进行有限元分析，主要进行了拉延筋的设计和工艺参数的优化。得到如下结论：①根据初步模拟的FLD图设计了拉延筋位置，通过正交试验得到了最优的拉延筋尺寸参数R1=6，R2=5，L2=20，D=7，之后又对拉延筋布置做了进一步改进，避免了起皱缺陷的发生。②在生产调试过程中，拉延筋采用单筋，并将压边力调整为800kN，生产出了合格的拉延件。

参考文献：

[1]崔令江.汽车覆盖件冲压成形技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]陈和清.基于汽车高强度板的冲压回弹基础研究[D].重庆大学，2008.

[3]T.HELLER,B.END,B.EHRHARDT,et al.New High Strength Steels Production[J].Properties & Applications,1998,16(3):25-34.

endprint

摘要：本文使用低合金高强度钢板B340LA，通过数值模拟软件Pam-stamp，对B柱内板进行了拉延筋尺寸参数和布置方式进行了分析，消除了起皱和拉裂缺陷，得到了合格的零件。

关键词：高强度钢板正交试验拉延筋pam-stamp

0 引言

拉延筋在车身覆盖件的生产中起着举足轻重的作用，由于拉延过程中，板料的不同部位拉深深度不同，对进料阻力的要求也不同，需要沿周围分布合理的阻力，只通过压料面的压边力往往难以达到要求，因此需要根据不同部位的拉深深度，在压料面上布置合理的拉延筋，以满足板料塑性变形和均匀流动的需要。利用拉延筋可以有效调节变形区域板料的变形分布，避免起皱等拉延缺陷的发生[1]。

由于人们对高强度钢板成形性能的认识还不够深入，当拉延筋尺寸参数选择的不合理时，易使成形过程中出现拉裂、起皱等缺陷[2-3]。为了控制缺陷，本文采用有限元数值模拟技术对高强度钢板拉延成形中的拉延筋进行了尺寸参数的优化，以减少修模、试模次数。

1 拉伸试验

本课题采用的材料是低合金高强度钢B340LA，

厚度为1.2mm。拉伸试验的形状、尺寸按GB/T228-

2002确定，板料厚度选择t=1.2mm。拉伸试样如图1所示。

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通过拉伸试验测得其力学性能参数如表1所示。

表1B340LA的力学性能

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2 有限元模型的建立

工艺参数选择冲压速度为5mm/ms，模具间隙为1.1t，压边力为700kN，摩擦系数为0.12。根据以上材料性能和工艺参数建立有限元模型，如图2所示。

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图2有限元模型

3 拉延筋设

3.1 拉延筋的布置

本文选用圆形虚拟拉延筋，根据初步模拟的FLD图布置的拉延筋位置如图3所示。

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图3初始拉延筋位置

3.2 基于正交试验的拉延筋尺寸参数优化

圆形拉延筋主要有四个尺寸参数：拉延筋半径R1，拉延筋槽圆角半径R2，拉延筋宽度L2和拉深筋高度D。如图4所示。以最大减薄率和FLD图为目标进行正交试验。正交方案和模拟结果如表2所示。

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通过9组试验可以得出：四个尺寸参数对最大减薄率影响的主次顺序为：R2，L2，D，R1；最优方案为A1B3C3D2，即R1=6，R2=5，L2=20，D=7。由此参数组模拟得到的FLD图如图5所示：在1，2两处起皱仍较为严重，且在小端内圆角最大减薄率为33.27%，出现拉裂。

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图5最优拉延筋方案的FLD图

3.3 拉延筋布置优化

由于通过正交试验得到的最优参数组的模拟结果仍然存在缺陷，需要调整拉延筋布置。对于存在起皱的部位，应该布置重筋，以增加进料阻力；对于减薄率较大和拉裂的区域应该去掉拉延筋，以减小阻力让板料顺利流入。

4 工艺试验

按照数值模拟得到的数据，结合生产实际经验，最终拉延筋尺寸参数采用正交试验得到的最优组合A1B3C3D2(R1=6mm，R2=5mm，L2=20mm，D=7mm)，将型面研磨均匀，进行拉延调试。第一次拉延调试，没有出现拉裂，但在去掉重筋的两个部位出现轻微起皱，后将压边力调整为800kN，消除了起皱缺陷；拉延筋外的压边部位起皱明显，在修边工序中会将其切除，与模拟结果相符。整个零件的成形情况满足要求，得到了合格的拉延件。

5 结论

本文对B柱内板进行有限元分析，主要进行了拉延筋的设计和工艺参数的优化。得到如下结论：①根据初步模拟的FLD图设计了拉延筋位置，通过正交试验得到了最优的拉延筋尺寸参数R1=6，R2=5，L2=20，D=7，之后又对拉延筋布置做了进一步改进，避免了起皱缺陷的发生。②在生产调试过程中，拉延筋采用单筋，并将压边力调整为800kN，生产出了合格的拉延件。

参考文献：

[1]崔令江.汽车覆盖件冲压成形技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]陈和清.基于汽车高强度板的冲压回弹基础研究[D].重庆大学，2008.

[3]T.HELLER,B.END,B.EHRHARDT,et al.New High Strength Steels Production[J].Properties & Applications,1998,16(3):25-34.

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摘要：本文使用低合金高强度钢板B340LA，通过数值模拟软件Pam-stamp，对B柱内板进行了拉延筋尺寸参数和布置方式进行了分析，消除了起皱和拉裂缺陷，得到了合格的零件。

关键词：高强度钢板正交试验拉延筋pam-stamp

0 引言

拉延筋在车身覆盖件的生产中起着举足轻重的作用，由于拉延过程中，板料的不同部位拉深深度不同，对进料阻力的要求也不同，需要沿周围分布合理的阻力，只通过压料面的压边力往往难以达到要求，因此需要根据不同部位的拉深深度，在压料面上布置合理的拉延筋，以满足板料塑性变形和均匀流动的需要。利用拉延筋可以有效调节变形区域板料的变形分布，避免起皱等拉延缺陷的发生[1]。

由于人们对高强度钢板成形性能的认识还不够深入，当拉延筋尺寸参数选择的不合理时，易使成形过程中出现拉裂、起皱等缺陷[2-3]。为了控制缺陷，本文采用有限元数值模拟技术对高强度钢板拉延成形中的拉延筋进行了尺寸参数的优化，以减少修模、试模次数。

1 拉伸试验

本课题采用的材料是低合金高强度钢B340LA，

厚度为1.2mm。拉伸试验的形状、尺寸按GB/T228-

2002确定，板料厚度选择t=1.2mm。拉伸试样如图1所示。

■

通过拉伸试验测得其力学性能参数如表1所示。

表1B340LA的力学性能

■

2 有限元模型的建立

工艺参数选择冲压速度为5mm/ms，模具间隙为1.1t，压边力为700kN，摩擦系数为0.12。根据以上材料性能和工艺参数建立有限元模型，如图2所示。

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图2有限元模型

3 拉延筋设

3.1 拉延筋的布置

本文选用圆形虚拟拉延筋，根据初步模拟的FLD图布置的拉延筋位置如图3所示。

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图3初始拉延筋位置

3.2 基于正交试验的拉延筋尺寸参数优化

圆形拉延筋主要有四个尺寸参数：拉延筋半径R1，拉延筋槽圆角半径R2，拉延筋宽度L2和拉深筋高度D。如图4所示。以最大减薄率和FLD图为目标进行正交试验。正交方案和模拟结果如表2所示。

■

通过9组试验可以得出：四个尺寸参数对最大减薄率影响的主次顺序为：R2，L2，D，R1；最优方案为A1B3C3D2，即R1=6，R2=5，L2=20，D=7。由此参数组模拟得到的FLD图如图5所示：在1，2两处起皱仍较为严重，且在小端内圆角最大减薄率为33.27%，出现拉裂。

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图5最优拉延筋方案的FLD图

3.3 拉延筋布置优化

由于通过正交试验得到的最优参数组的模拟结果仍然存在缺陷，需要调整拉延筋布置。对于存在起皱的部位，应该布置重筋，以增加进料阻力；对于减薄率较大和拉裂的区域应该去掉拉延筋，以减小阻力让板料顺利流入。

4 工艺试验

按照数值模拟得到的数据，结合生产实际经验，最终拉延筋尺寸参数采用正交试验得到的最优组合A1B3C3D2(R1=6mm，R2=5mm，L2=20mm，D=7mm)，将型面研磨均匀，进行拉延调试。第一次拉延调试，没有出现拉裂，但在去掉重筋的两个部位出现轻微起皱，后将压边力调整为800kN，消除了起皱缺陷；拉延筋外的压边部位起皱明显，在修边工序中会将其切除，与模拟结果相符。整个零件的成形情况满足要求，得到了合格的拉延件。

5 结论

本文对B柱内板进行有限元分析，主要进行了拉延筋的设计和工艺参数的优化。得到如下结论：①根据初步模拟的FLD图设计了拉延筋位置，通过正交试验得到了最优的拉延筋尺寸参数R1=6，R2=5，L2=20，D=7，之后又对拉延筋布置做了进一步改进，避免了起皱缺陷的发生。②在生产调试过程中，拉延筋采用单筋，并将压边力调整为800kN，生产出了合格的拉延件。

参考文献：

[1]崔令江.汽车覆盖件冲压成形技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]陈和清.基于汽车高强度板的冲压回弹基础研究[D].重庆大学，2008.

[3]T.HELLER,B.END,B.EHRHARDT,et al.New High Strength Steels Production[J].Properties & Applications,1998,16(3):25-34.

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