构架盖板成形仿真分析

构架盖板成形仿真分析

张杰1，2，张勇1，马冬莉1

1、中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市  063035  2、河北省轨道车辆转向架技术创新中心，河北，唐山 063035

摘要：本文对轨道客车转向架关键零件构架盖板进行仿真分析，由于该零件板厚为18mm，材料抗拉强度较高、板料厚，易出现回弹、减薄等成形缺陷，为保证转向架装配质量，在使用模具成形后仍需进行大量调修，现有工艺生产效率较低及产品质量无法保证，运用Dynaform软件对构架盖板成形过程进行仿真，通过数值模拟分析技术及时准确地预测冲压成形工艺中存在的回弹，并在制造模具时进行回弹补偿，减少成形后的调修量，提高生产效率及产品质量。

关键词：Dynaform、厚板成形仿真、回弹分析

作者简介：张杰（1989年-），女，中级工程师，硕士研究生，转向架设计，15033987109。

引言

轨道客车转向架构架主要由中厚板碳钢件拼焊而成，配件成型质量及精度是决定转向架焊接质量及外观质量的关键因素，轨道客车转向架构架主要以8-20mm中厚板为主，常用的成形工艺主要有模具压型、折弯、翻边等，厚板零件成形后回弹较大，为保证转向架装配质量，在使用模具成形后仍需进行大量调修。Dynaform软件可以进行钣金件的坯料尺寸计算及排样，预测成形过程中可能出现的缺陷，优化冲压模具和工艺设计，有效的缩短新产品生产周期，提高冲压成形质量[4-8]。

本文对轨道客车转向架构架盖板成形过程进行数值模拟，预测冲压成形工艺中存在的回弹，并在制造模具时进行回弹补偿，减少成形后的调修量，提高生产效率及产品质量。有效减少生产成本及缩短了新产品制造周期。

1 搭建仿真模型

使用三维软件Creo建立构架盖板及凹凸模具的标准几何模型，导入dynaform软件后检查零件表面质量，并利用前处理功能建立托料板、凸凹模等工具。使用坯料工程预处理功能，对构架盖板零件进行展开得到该零件的毛坯，建立好各工具及毛坯后，划分网格，完成构架盖板的有限元模型建立，如图１所示。

构架下盖板为18mm厚碳钢板材，板料长度约2300mm，宽度约为340mm，拉伸深度为437mm，建立拉延、回弹两道工序，对构架盖板成形进行仿真分析。

图1 仿真模型

2数值仿真结果分析

构架盖板成形后回弹距离如图2所示，由仿真结果可知，该零件成形后回弹最大距离为5.6mm，无法满足使用要求，为减少零件调修量，提高产品精度及生产效率，需在模具设计时进行回弹补偿，按照仿真结果进行反向补偿，使构架盖板成形后与样板间隙小于2mm，满足装配要求。

图2回弹计算

该零件的成形极限图如图3所示，大部分为安全区，在圆弧处存在部分起皱区，但应变较小，可以忽略。由于构架盖板为厚板成形，该零件成形不存在裂纹、严重减薄等缺陷。

图3成形极限图

3 结论

本文对构架盖板成形过程进行仿真分析，通过建立该零件的仿真模型，得到了该零件的回弹趋势，成形极限图，为后续设计制造压型模具提供准确参考，在制造模具时进行回弹补偿，减少成形后的人工调修量，提高生产效率及产品质量。

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作者简介：张杰（1989年-），女，中级工程师，硕士研究生，转向架设计，15033987109。