中厚板U形弯曲成形切口工艺参数灵敏度分析

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摘要 对中厚板在U形弯曲过程中切口工艺的影响因素灵敏度进行研究。切口工艺的影响因素主要是工艺切口开槽的形状和大小，通过采用有限元模拟建模，并运用正交试验设计方法设计了数值试验来分析工艺切口开槽与成型方向平行的长、与成型方向垂直的宽以及它们的圆角大小这三个因素对板料在成型过程中的应力和应变的影响及灵敏度，表明切口的长直接影响到内外应力应变的大小，宽与圆角的大小对内应力和内应变影响较大，而对外应力以及外应变的影响稍小。

关键词 中厚板U形弯曲；切口工艺；有限元模拟；正交试验；灵敏度分析

中图分类号U46 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0080-02

如今，中厚板U形弯曲件在各个机械加工生产产业中有着非常广泛的应用。但中厚板U形弯曲件在其成形过程中U形弯曲底部圆角交接处容易因受力不均匀或者应力集中而造成开裂、圆角部位畸变等缺陷[1]。根据U形弯曲成形理论和加工经验，开裂的主要影响因素是由于弯曲半径R过小[2]，使得变形抗力过大，以至没有足够的材料补充而开裂[3]。这时可以采用切口工艺，使容易破裂的部位从变形区内部得到材料的补充，从而避免冲压开裂现象[4]，因此切口工艺的各种参数大小对弯曲件的成型质量有很大的影响。

本文通过对开设工艺切口的中厚板U形弯曲件的成形过程进行有限元模拟，以得到工艺切口的各种参数对弯曲件成型质量的影响。首先根据实际的应用确定U形弯曲件的材料及大小和切口的尺寸范围。然后通过切口的尺寸参数设计正交试验，按照正交试验安排模拟方案，并进行有限元模拟实验，利用有限元模拟软件对弯曲成形中不同的切口大小、形状的方案进行模拟以得到模拟的结果。最后对模拟的结果进行灵敏度分析，得出工艺切口的各个参数对U形弯曲件成型质量影响的灵敏度。

3 结论与总结

该弯曲有限元模拟得到的参数灵敏度如表4。由上述的线性回归分析可以比较直观的发现，切口的长直接影响到内外应力应变的大小，而宽与圆角的大小对内应力和内应变影响较大，而对外应力以及外应变的影响稍小。因此在实际中厚板U形弯曲过程中，若通过改变弯曲凹模圆角、模具间隙、摩擦系数等外部条件都无法避免开裂，且考虑生产成本而对工件的结构强度无特殊要求时可以采用工艺切口来避免出现开裂等缺陷。同时在采用工艺切口过程中，可以通过改变开槽的长来直接降低工件成型过程中内外应力应变的大小，若只需要改善内应力应变的大小则只需要改变开槽的宽以及圆角大小即可。

参考文献

[1]李兵，张春.中厚板U形弯曲成形有限元模拟及工艺研究[J].热加工工艺，2012（11）.

[2]永井康友.中厚板的高精度U形弯曲加工[J].模具工业，1989（1）：53-56.

[3]邢应会，张云鹏.基于ANSYS/LS-DYNA的板料弯曲成形数值模拟[J].热加工工艺，2011（11）：76-78.

[4]崔宏祥.工艺切口在控制板料冲压变形趋势中的应用[J].天津汽车，1998（3）：33-36.

[5]邱清盈，冯培恩.基于正交试验的灵敏度分析法[J].机械设计，1997（5）.