铝合金薄板含胶滚压成形工艺建模及实验

机器人滚边是车身门盖件制造的重要工艺.利用机器人驱动滚轮，使外板翻边部分逐段发生塑性变形从而将内板压合包住，实现内外板连接.铝合金材料大量应用于车身和门盖件中以实现轻量化，但其在滚压发生大变形时易产生裂纹，因此需要采用多道次滚压.一方面，滚压工艺中引入的非金属折边胶，其理化性质与金属材料有较大不同，滚压过程中易流动，且会与金属板材产生异质耦合作用.另一方面，相对于传统模具压合，机器人滚压时板材逐段发生塑性变形，每个轨迹点的滚边压力和角度均发生变化，导致板材表面易产生波浪起皱、翘曲和缩进涨出等缺陷，极大影响表面成形质量.以上问题增加了含胶铝合金滚压成形机理及其成形质量的研究难度.因此，面向门盖件制造质量持续提高，进行铝合金薄板含胶滚压成形工艺建模及成形质量控制研究具有良好的理论研究意义和工程应用背景.

然而，在材料和物理化学属性方面，滚压胶黏剂与薄板金属相差巨大；在滚压过程中，胶层流动行为及其与金属板材的异质耦合作用，显著增加了含胶滚压成形数值模拟的研究难度.相对于滚压道次研究，目前针对含胶薄板的滚压工艺研究较少.李建军等引入光滑粒子法模拟胶黏剂，建立含胶铝合金薄板滚压模型，研究了胶层黏度、挤压速度和胶层厚度参数对成形质量的影响.徐文欢研究了折边胶在滚边生产加工过程中的涂覆质量和控制措施.综上所述，目前滚压工艺研究主要集中在异质无胶薄板滚压方面，而对于胶层引入后，如何模拟胶层流动以及如何定量研究胶层与金属薄板交互作用等机理的研究较少.因此，亟需建立轻合金含胶滚压成形数值模拟的有效模型.

为此，基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH)建立铝合金薄板含胶滚压成形分析模型，进行含胶铝板两道次滚压数值模拟，并搭建双滚轮机器人滚压实验系统进行对比实验，验证所建模型的有效性.设计正交试验研究TCP-RTP值、滚轮直径、翻边高度和圆角半径4个关键工艺参数对滚压成形质量的影响及首末道次之间的质量指标变化.最后进行工艺参数与质量指标之间的数据拟合，为含胶薄板滚压成形机理及其质量预测提供依据.

1 含胶铝合金薄板滚压成形分析模型

为了研究引入胶层后的铝合金薄板滚压成形机理，提出基于FEM-SPH的含胶薄板滚压成形分析模型，如图1所示.其中，粒子近似式和罚函数接触算法分别为

构建警察高校实验教学的基本管理体系，不仅必要，而且可行。建构本身不是目的，关键在于实施、落实和应用。力求通过实验教学管理为主要途径，培养和造就适应新警务需要的新时代应用型警务专业人才。

(1)

=

(2)

式中：〈()〉为任意函数()在粒子处的粒子近似式；、和分别为支持域内粒子的质量、密度和数量；=(-,)为核函数，具有多种形式，本文选用Abaqus中默认的Cubic核函数；和为支持域内的任意两个位置向量点；为粒子支持域的光滑长度；为接触刚度；为惩罚比例因子；为默认主比例因子；为接触面积；为接触单元体积模量；为接触体积.

在单一场景下,不考虑缺煤以及水电和火电机组出力的扣减,结合电网的基本数据,对电力电量平衡分析模型进行了仿真分析,得到了以下优化结果。

以实验与仿真相结合的方式，利用Abaqus 2019建立有限元仿真模型，进行含胶薄板两道次滚压数值模拟.利用铝合金薄板含胶双滚轮滚压对比实验，验证分析模型的有效性.研究滚压工艺质量，包括关键工艺参数对滚压质量的影响以及首末滚压道次之间的质量变化.最后进行滚压质量预测，为实际生产中的滚压成形工艺质量控制优化提供参考.

1.1 薄板滚压变形分析

..多分析步设置 进行滚压工序设计，设置压胶和滚轮进给路径，采用两道次交叉滚压进给方式.首先，内板下压3.8 mm，模拟压胶工艺，胶层由圆柱形胶条形式转变为流动状态填充内外板间隙.然后滚轮向外板方向进给，进行首道次滚压.最后双滚轮围绕中心旋转180°，完成圆锥滚轮向圆柱滚轮的切换，开始末道次滚压.在整个工艺过程中，不限制滚轮轴线方向的自由度，滚轮在与外板接触的过程中能够自由转动，如图5所示.

我国是一个多民族的大家庭，56个民族有56个民族情，各民族都有各民族的歌曲，各民族互相尊重，互相学习，互相交融，在歌曲中，民族情感鲜明而又充沛。因此歌唱家在演唱中，也注意充分表达民族情感，并以此打动听众，获得成功。

当前我国的危机矿山数目日益增多，国家经济建设对矿产资源的需求不断加大。2006年国家出台了《国务院关于加强地质工作的决定》，以支持地质找矿工作的可持续发展。该决定提出: 要加快危机矿山和资源枯竭城市的接替资源勘查，大力推进深部和外围找矿工作，延长现有矿山服务年限。巨大的资源需求量使得深部找矿的研究意义重大。

1.2 FEM-SPH法

板材属于连续体，利用传统FEM可以较好分析其在受外载荷条件下的成形过程；而胶层属于流体，其在滚压时发生大变形，处于流动状态，利用SPH法的模拟精度较高.SPH法是一种基于粒子的无网格拉格朗日法，利用FEM-SPH耦合法进行含胶薄板结构的滚压仿真，将胶层离散为有限个带有物质属性的粒子，通过支持域内粒子核函数近似的形式求得粒子的物理属性(见式(1)).

本文针对烟草企业的特点，基于目前主流的MES(Manufac⁃turing Execution System，制造执行系统)技术，对烟草企业进行信息化改造，提升企业的生产和管理效率，解决企业的实际需求。

1.3 多道次滚压

=0184 2-0033 4+683×10+

2 铝合金薄板含胶滚压数值模拟

2.1 滚压仿真建模

基于FEM-SPH进行滚压成形有限元仿真，以研究含胶铝板滚压变形规律.采用圆柱滚轮和圆锥滚轮双滚轮分别进行首道次和末道次滚压，滚压角度依次为45°和90°，几何模型如图4所示.其中，=0.8 mm和=1.0 mm分别为内、外板厚，=5 mm为离边距，=2 mm为内外板间距，=104 mm 为胎模宽度，=20 mm、和分别为滚轮的宽度、直径和小径，为翻边高度，为圆角半径.此外，胎模长度为150 mm，滚轮锥度为45°，胶层直径为4 mm.

铝外板材料选择铝合金AA6016-T4，其在汽车外覆盖件中应用广泛，化学成分组成和材料特性如下：弹性模量70 GPa，密度2.7 g/cm，泊松比0.3，屈服强度129 MPa，抗拉强度242 MPa，硬化指数(4%～6%)0.273，断裂伸长率26.9%.

折边胶选择陶氏BETAMATE240G(一种单组分环氧树脂结构胶)，常温下为红色糊状物，可在常温或30～60 ℃使用，密度为1.25 g/cm(23 ℃)，弹性模量为 2 200 MPa，黏度为250 Pa·s (23 ℃)，屈服强度为560 Pa，断裂伸长率为0.04，固含量大于99%.

针对实际工艺中多道次滚压方式的复杂性问题，在仿真程序里设置多个分析步，模拟初始的压胶工艺和滚轮进给方式以及切换滚轮运动；利用SPH法将胶层转化为粒子，模拟胶层在滚压阶段发生的大变形.针对引入胶层导致的仿真时间变长和计算不收敛的现象，采用动态显示分析结合质量缩放方法，提升仿真速度的同时保障仿真精度.

在薄板件翻边滚压过程中，随着弯曲程度的增大，板件会从弹性变形逐渐转变为塑性弯曲变形，如图2所示.在板件弯曲初始阶段，外板件受拉，内板件受压，受力较小，板件发生弹性变形，满足胡克定律；塑性变形发生在板件大变形处，满足Tresca屈服准则；在滚压阶段即将完成时，板料内层、外层和中心的切应力均大于屈服强度，板件进入纯塑性弯曲阶段.

..网格划分和SPH粒子转换 所建滚压模型以六面体网格为主，支持网格单元直接转换为粒子，在外板折弯和滚压处网格较细密，其他位置按网格由疏到密的趋势单向划分，如图6所示.网格总数为 23 241，其中 21 500 个为C3D8R类型，1 703 个为R3D4类型，剩余为R3D3类型.

2.2 滚压成形质量指标定义

滚压成形质量指标选择滚边损耗量()和表面波浪系数()其中，值衡量滚压后外板边缘的横向尺寸变化，正值表示缩进，负值表示涨出，极大影响间隙面差其测量方法为在滚压后外板边缘均匀取个点，测量其到胎模边缘线的距离(=1, 2, …，)，如图7所示.计算公式如下：

(3)

47×10+0026 9,=089

(4)

3 含胶铝板两道次滚压对比实验

3.1 实验系统搭建

在外板边缘均匀取21个点，测量并计算滚边损耗量和表面波浪系数，各点测量结果如图12所示.实验测量结果如表1和表2所示.表2中，实验与仿真的两道次滚压成形质量值最大误差不大于11.9%，这可能是测量工具使用不当造成的.从对比结果来看，仿真方法可行， 精度可以保证.

进行3组含胶滚压实验仿真对比，实验所用滚轮的直径均为70 mm，TCP-RTP值依次为=1.5，2，2.5 mm，对应=10，11，12 mm.此外，每组实验同时设置无胶对照组，以探究胶层对滚压成形质量的影响.

3.2 实验结果分析

双滚轮滚压实验过程如图11所示.初始阶段为准备阶段，在内外板之间涂敷一层陶氏折边胶BETAMATE240G，内板下压挤压胶层，用螺栓压紧块将含胶板材固定在胎模上；第2阶段为首道次滚压，使用圆锥滚轮；第3阶段为末道次滚压，机器人自由度和连接轴限制使得切换滚轮时连接轴向前进给；第4阶段为成形质量测量，选择多个点依次测量并计算出滚压工艺的成形质量指标值.

为验证仿真模型的有效性，搭建含胶铝板双滚轮滚压实验系统进行对比实验.所建滚压实验平台由机器人及其控制系统、滚压工具和夹具系统3部分组成，如图9所示.其中，滚压机器人为滚压工艺主体，其通过控制滚压工具的运动轨迹，按预设程序完成滚压操作.要求其具有较高的定位精度、负载能力和灵活度，因此选择KUKA机器人KR600 R2830.滚压工具为安装在机器人末端执行器上进行滚压操作的设备，选择圆柱滚轮与圆锥滚轮相结合的直轴双滚轮为滚压工具.夹具系统为将待滚压的车身薄板件进行定位和夹紧的装置，选择螺栓压紧块为夹紧方式，实验平台如图10所示.

有胶和无胶的实验对比结果如图13所示.可知，相比于无胶滚边结构，有胶滚边结构的值和值均有减小趋势，滚压质量得到提高同时，无胶滚边结构两道次间的值和值逐渐减小.

4 滚压成形质量影响因素及首末道次间变化

4.1 工艺参数影响

在薄板滚压中，工艺参数对滚压成形质量有很大影响.在验证仿真模型的有效性后，进一步研究关键工艺参数对滚压质量的影响.采用正交试验法进行多因素仿真试验，如表3所示.仿真结束后，在外板边缘和滚压处分别均匀取21个点，删去首尾两端点和误差较大的异常点，测量并计算值和值.

为了研究两道次滚压首末道次之间的关系，分别测量首道次和末道次的值和值.图14为仿真试验8的两道次波浪系数对比.其中，为Mises应力.可知，对于两道次滚压，首道次滚压后的表面波浪程度较大，其值与末道次滚压相比较大.

结合我国农村的实际情况，建立信息数据库。加大资金投入力度，充分发挥政府的职能，及时将最新的数据信息提供给广大农村地区[2]。要强化数据库管理，保证农业信息记录的正确性，确保入库信息真实、准确，实现农业信息共享。同时，在实际工作中要合理运用农村信息管理技术，保证农民能够在第一时间接收到相关信息，最大程度提高农村经济管理的工作效率。

图15为仿真试验10的两道次滚边损耗量对比.可知，对于两道次滚压，与首道次滚压完成时相比，末道次滚压的值较小，即缩进值较小.在末道次滚压过程中，外板边缘受到滚轮的挤压力作用而产生向外扩展的趋势，横向尺寸变大.

图16为正交仿真试验两道次滚压质量指标变化趋势.可知，除个别数据点外， 每一组仿真数据的变化趋势相同：与首道次滚压相比，末道次滚压的值和值均较小，横向尺寸有增大趋势.

维护社会稳定一直是“枫桥经验”的价值追求。尤其是随着改革开放的深入，不断涌现出的社会问题和矛盾，成为影响社会稳定的重要因素。在当地党委政府的重视下，“枫桥经验”推陈出新，不断加大各项维稳投入，着力开展社会综合治理和网格化管理，进一步形成“小事不出村，大事不出镇，矛盾不上交”的基层维稳经验。面对群众法治意识普遍提高，权利诉求更加强烈的新形势、新情况，诸暨枫桥乃至整个绍兴地区，创新社会管理理念和方式，注重民生改善和权益保护，在处置群体性事件、化解社会矛盾等工作中，偏重对公众利益和权利的考虑，把传承和发展“枫桥经验”推向一个新的高度。

对正交试验仿真结果进行方差分析，结果如表4所示.其中，为检验统计量，为分布分位数可知，在对值的影响程度方面，值最显著，值和值次之，值最小；在对值的影响程度方面，值最显著，值次之，值和值最小.

翻边高度和TCP-RTP值对两个质量指标的影响程度较大，对其进行单因素分析，如图17所示.每个工艺参数的取值均为4组，可进行综合对比研究.可知，在9～12 mm范围内，随值增大，值逐渐增大，则波浪起皱程度逐渐增加；在1～2.5 mm范围内，随值增大，值逐渐减小，则外板边缘横向尺寸增大.

4.2 含胶铝合金薄板滚压成形质量预测

为准确预测含胶薄板的滚压成形质量，利用多元拟合函数对上述仿真数据进行多变量拟合，探究滚压质量指标与工艺参数之间的定量关系，得到的拟合关系如下：

板料滚压成形属于“多工步法”，道次数、各道次路径及其角度均会影响板件塑性变形量的积累，从而影响板件的宏观成形质量和力学性能.多道次滚压本构关系的建立需要考虑中间卸载过程和不同硬化模型对滚压成形精度的影响，并由此确定多道次的工艺参数，即滚压的道次数、路径和角度，如图3所示.

值反映滚压后外板在翻边边缘处较大幅度的波浪起皱现象，极大影响车身外观和密封性能.其测量方法为在翻边边缘均匀取个点，测量其到胎模面的距离(=1, 2, …，)，将值的变化幅度定义为波浪起皱程度，如图8所示.计算公式如下：

4)扭梢。从5月上旬开始，当新稍长到20厘米左右时，可以在其基部5厘米左右半木质化处进行扭梢处理。富士品种扭梢后可促进形成花芽。

(5)

=-0114 5-0018 8-153×10-

0052 4-472+409×10672+

3.3.1 LJ的演变。LJ或称星级评价，是在HAPLR基础上提出的一种新型评价体系。2009年，Keith Curry Lance与 Ray Lyons等人在美国图书馆杂志(Library Journal，简称LJ)上发表了关于星级评价体系的文章，介绍其相关的概念、指标等[11]。星级评价根据IMLS所提供的数据，对公共图书馆进行评价，以不同星级表示排名。

3.2.2 药剂防治。对于发病老区，秧期对稻田喷药是最关键有效的，一般3叶期及拔秧前各施一次药。例如，用叶青双、叶枯宁、消病灵及菌毒清等75～100 g/667 m2兑水50 kg喷雾，5～7 d施药一次，持续两三次［5］。

0177 6-01,=094

(6)

利用式(5)和式(6)可以预测特定工艺参数条件下的含胶铝板滚压成形质量，为实际生产中的滚压质量控制优化提供参考.

5 结论

(1) 提出一种基于FEM-SPH的含胶薄板滚压成形分析模型，并利用双滚轮滚压对比实验证明了所建滚压仿真分析模型的有效性.

一般情况下，企业为了更好、更快速的提升自身预算工作开展质量，首先需要做好的就是按照科学合理的论证方式解决问题，同时在问题解决期间满足预算编制的时间需求，为后续完善的一套预算编制方案出炉奠定基础。当前时期下，部分企业在响应国家经济体制改革的同时，于预算管理方面也在朝向现代企业管理模式发展，但是受到传统预算管理模式的影响，现阶段的预算编制过程十分简单，同时也不满足预算编制的科学合理性，最终造成企业内部推行的预算管理工作效果差强人意。

(2) 与首道次滚压相比，末道次滚压的值和值均较小，滚压工艺成形质量较好；与无胶相比，引入胶层后的值和值均具有降低趋势翻边高度对值的影响显著，翻边高度增加，值随之增大；TCP-RTP值对值的影响显著，TCP-RTP值增大，值随之减小.

(3) 构建滚压成形质量指标与工艺参数之间的拟合关系式，进行含胶铝合金薄板滚压成形质量预测.

(4) 该含胶薄板滚压成形分析方法所采用的平面直边滚边结构较简单，后续将进一步深入研究不同滚边结构和胶层厚度等参数对滚压工艺的影响.