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不锈钢车体端梁拉弯机成形研究

来源: 时间:2019-10-21 18:44:50 浏览次数:

轨道车辆的车体大量使用铝合金材料,既减轻车身自重,又能够保证车辆机动能力,为旅客创造舒适安全的乘车环境。拉弯机工艺具有成形精度高、回弹量较少等优势,被广泛应用在轨道车辆结构件成形中。现研究的轨道车辆铝合金端梁具有尺寸大和截面复杂等特点,成形精度要求高,拉弯机成形过程难以控制,是轨道车辆车身成形的一大技术难题。

轨道车辆的车体大量使用铝合金材料,既减轻车身自重,又能够保证车辆机动能力,为旅客创造舒适安全的乘车环境。拉弯机工艺具有成形精度高、回弹量较少等优势,被广泛应用在轨道车辆结构件成形中。现研究的轨道车辆铝合金端梁具有尺寸大和截面复杂等特点,成形精度要求高,拉弯机成形过程难以控制,是轨道车辆车身成形的一大技术难题。

 

1 数值模拟

1.1 零件特征

某轨道车辆车体端梁结构如图1所示,材料为60051A铝合金,立边厚度为4 mm,力学性能参数如表1所示。由图1可以看出,该端梁尺寸较大,截面比较复杂,左右不对称,其简化后截面形状如图1所示。在实际生产中经常出现截面畸变严重,轮廓精度低的现象,影响整车的装配。

 

1.2 模型建立

基于零件的特征,在ABAQUS/CAE软件中进行建模,模型包括型材、拉弯模和夹钳。型材具有长度大,截面复杂的特点,因此可以简化其截面形状,简化一些对整体成形影响不大的圆角和倒角,并选取模型壳体(Shell)进行研究。拉弯模根据型材的简化也简化了一些小的倒角,由于夹钳在拉弯过程中仅起到夹持和施加拉力的作用,可以在模型中简化为平面。全局网格尺寸为25 mm,部分区域细化网格为1 mm,在完成模型建立后,需要把分散的型材、拉弯模、夹钳等按照拉弯成形位置装配

 

1.3 加载轨迹确定

夹钳轨迹决定数值模拟的最终形态,但是夹钳轨迹并不是由单一因素决定,而是由预拉伸量、包覆拉伸量、补拉伸量三者共同决定。拉伸量不足,型材会发生起皱缺陷;拉伸过量,型材会存在拉裂风险,成形性差。

实际拉弯成形过程中,预拉应力通常会略大于型材的屈服应力,按照经验,预拉伸量的设置约为总拉伸量的0.7%~1%,而且拉伸轨迹为直线。补拉伸量要确保型材不会出现开裂风险,其拉伸轨迹也为直线。包覆拉伸是型材拉弯的重要阶段,夹钳轨迹为曲线,夹钳的运动一方面要拉伸型材,另一方面要保证型材弯曲。研究的夹钳运行轨迹基于位移移动原理控制'