包辛格效应对DP590高强钢板直梁类零件冷冲压回弹模拟的影响

200092） （同济大学 汽车学院，上海

2mm DP590

摘要：以 板厚的地板加强梁为研究对象，实验材料为 高强钢板。采用数值模拟和冲压实验相结合的方法开展研究工作。数值模拟中验证了包辛格效应对回弹计算结果的影响，通过与实验件的测量结果对比，发现在材料模型中考虑包辛格效应能够显著提高回弹预测的准确性。基于全工序回弹模拟结果制定回弹补偿策略，在零件的整形工序进行了回弹补

偿，结果表明补偿方案有效，补偿后的地板加强梁零件匹配面公差均处于±0.5 mm

公差带之内。关键词：高强钢板 包辛格效应 回弹 数值模拟

中图分类号：TG386 文献标识码：B Doi：10.19710/j.cnki.1003-8817.20190101

1 前言

汽车钣金件冲压成形受到零件几何形状、板料性能参数、成形工艺参数、模具润滑条件、压力机精度等因素的影响，表现为一种复杂的非线性弹塑性过程，极易产生破裂、起皱、回弹等缺陷，其中回弹是影响成形质量和尺寸精度的一个主要原因。近年来，为应对车身轻量化及安全性的要求，普遍采用高强钢板制造车身保安件，这为冲压回

弹控制提出了更大的挑战[1-2]

。通常钢材强度越高，成形后回弹现象越显著，回弹控制难度也就越大。回弹受金属板材的非比例加载过程影响较大，例如流过拉延筋或凹模圆角的板料会经历多次的弯曲-反弯曲，即板厚方向

将发生交替的拉伸-压缩加载。Bauscher

等人最早

[3]。目

提出了预测板料反向压缩性能的评价准则前生产中广泛采用有限元分析方法评估板材的成形性能，并基于模拟结果制定预补偿方案。为了准确地预测高强钢的回弹，数值模拟中考虑板料反向加载过程的力学行为是非常必要的。以某重型载货汽车地板加强梁为研究对象，

1，该产品属于典型的直梁类高强板

产品数模见图零件，在载货汽车地板中应用广泛。高强板梁类

S

件中除了直梁类零件，通常还包括 形梁及台阶形梁类件，针对后两种零件的回弹模拟验证将作为今后研究的重点方向，仅针对直梁类零件的回弹分析与补偿技术开展研究。在相同边界条件下，通过模拟与实验的对比，验证数值模拟的可靠性，积累高强钢梁类件的回弹控制经验。

2. 有限元模型2.1 材料模型

Autoform_r7有限元分析采用 模拟软件。材

DP590 2.0 mm。硬化

料为 高强钢板，板料厚度为

曲线（Hardening Curve）通过拉伸实验获得，如图2

1（E

所示，机械性能详见表 为弹性模量，ν为泊松比，σ0为屈服强度，Rm为抗拉强度，n为硬化系数，

Ag为均匀延伸率）。采用运动硬化模型描述板料在反向加载过程中的包辛格效应，反向加载曲线主

3

要包含 部分，早期再塑性化、短暂软化和加工硬化停滞。包辛格效应采用软件数据库中的反向加

2（k

载参数来表达，详见表 为短暂软化比，ξ为加工硬化停滞比， γ为杨氏减小系数， χ为杨氏减小

BBC

率）。各向异性屈服准则采用 模型，涉及的各

3，其 Balat

向异性参数详见表 中双轴参数根据 准则获得。成形极限数据通过板材胀形实验获得，

Origin

对离散的实验数据点在 软件进行数值拟合，

获得的成形极限曲线（Forming Limit Curve）如图3

所示。

2.2 几何模型

实际生产中为提高零件的生产效率，节省设备资源，长度较短的左右对称梁类件通常采用一模双件的成形方式，左、右件沿着长度方向对称布置，中间通过工艺补充相连接。为贴近生产实际，数值模拟中地板加强梁采用一模双件的成形方式，通过定义对称平面只计算一半的板料。设计

采用三道工序完成地板加强梁的制造，OP10

为压

弯成形，OP20为侧壁整形，OP30

为修边冲孔，各工

4

序的几何模型如图 所示。整形及修边工序设置重力放件过程，模拟零件与模具的伏贴性，便于查看压料板闭合过程零件是否存在异常的塑性变形。每道工序完成后均添加回弹释放，模拟零件

- 0.15。

真实的加载 卸载过程。摩擦系数设置为

翻边模