胡奇

（中車長春軌道客車股份有限公司沖壓件分公司，吉林長春130000）

分析拉彎成形的數值與工藝優(yōu)化

胡奇

（中車長春軌道客車股份有限公司沖壓件分公司，吉林長春130000）

拉彎屬于塑性彎曲成形重要工藝之一，在汽車以及飛機等領域應用極為廣泛，是社會各界關注的重要工藝，而業(yè)界人士也一直在對拉彎成形工藝進行著研究。文章也將從拉彎成形數值與工藝優(yōu)化兩部分內容入手，對該項工藝展開分析，旨在提高工藝整體水平，保證國民經濟增長穩(wěn)定性。

數值模擬；拉彎成形；施工工藝；試驗分析

所謂拉彎，指的就是毛料在進行彎曲過程中，對其施加切向拉力，使其截面內應力發(fā)生改變，成為拉應力的材料彎曲成形工藝。該項工藝與其他工藝相比，有著工藝方法較多、彎曲度較為精準、表面質量理想以及柔性制造等方面的特點，優(yōu)勢相對較為突出。為保證該項工藝的使用質量，相關人員需要對工藝具體使用方式以及優(yōu)化方式進行明確，以確保其具有的優(yōu)勢能夠完全發(fā)揮到實際型材加工之中。

1 拉彎成形數值

（1）解析計算。隨著業(yè)內人士對于拉彎成形的不斷研究，多種解析計算方式開始出現(xiàn)。有學者研究得出，可以通過對U形截面梁拉彎過程進行分析，建立起相應的數學模型，相關人員可以通過模型直觀預測到梁截面材料特性與幾何形狀，可以對拉彎件形狀與成形荷載影響進行明確，以便做出相應調整；有學者研究發(fā)現(xiàn)，通過對拉彎成形計算，可以對7075鋁板殘余應力與彈性回彈數值進行明確；而有的學者提出，通過設置板料拉彎數學模型，分析材料性能，可以對殘余應力、成形力以及工件最終形狀等影響因素進行明確。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，多數學者的研究思路都是按照型材內部需要，對應力應變狀態(tài)進行實現(xiàn)，會通過解析計算的方式，對出回彈量表達方式進行推導，從而得到拉彎工藝與模具半徑計算方式，并會將這些公式用于實踐之中。但解析計算方式具有一定局限性，通常只能用于簡單型截面形狀型材拉彎工序之中。

（2）試驗分析。試驗分析方式在使用過程中，會將軸向拉力與加載方式作為模型制作參數，并會將截面畸變與回彈等設置為響應參數，結合概率統(tǒng)計方式，展開試驗。進而通過試驗，明確模型參數和響應參數之間的關聯(lián)，以便開展后續(xù)工序。在試驗分析之中，最重要的就是對相應參數進行獲取，這也是技術人員需要重點注意的問題。

（3）數值模擬。數值模擬會通過對限元分析軟件的借助，對拉彎過程數值模型進行構建，會通過雙向拉伸以及單軸拉伸試驗，對材料性能參數進行明確，并將其輸入到有限元模型之內，進而明確模型參數與響應參數之間的關聯(lián)。

業(yè)內學者通過對三維彈塑性有限程序的運用，對鋁型材張臂式拉彎過程進行分析，進而得出相應結論：①截面變形與弦板長細有著直接關聯(lián)；②在材料特性之中，各向異性是造成截面畸變的主要原因；③軸向力強度與應變強化程度，會對彈性回彈形成直接的影響。同時其他學者通過對模型參數、響應參數影響的分析，發(fā)現(xiàn)模具切向拉力與半徑會對最大靠模力形成直接影響，其中切向拉力屬于截面幾何形狀。同時預拉力、截面幾何形狀以及模具半徑是永久下陷現(xiàn)象發(fā)生主要影響因素，材料應變強化特性與預拉力水平會對回彈量形成直接影響。

2 拉彎成形工藝優(yōu)化

文章將以S2F軟件為例，對拉彎成形工藝優(yōu)化進行闡述。

（1）工藝優(yōu)化與模擬?！癝2F”是以攝動法為基礎，專門用于拉彎成形工藝模擬的軟件。通過該軟件對需要進行優(yōu)化的工藝進行模擬，可以直觀呈現(xiàn)出工藝在使用過程中存在的不足之處，例如可以通過應變沿型材長度中分布狀況，對構件各段應變水平進行明確，了解構件回彈量以及變形量等數值，從而做出相應優(yōu)化措施，以保證最終構件質量。同時通過軟件分析，可以對已經成形的構件最大應變力以及最小應變力進行明確，并可以按照數值對材料成形極限進行明確，這時技術人員能夠掌握構件斷裂問題發(fā)生條件，進而可以對構件做出進一步的分析，可以對工藝不合理之處進行明確。

當確認工藝問題之后，技術人員便應按照分析結果，對彎曲角度以及拉伸量等參數展開調整，并再次利用軟件進行模擬。

（2）工藝驗證。當采用模擬優(yōu)化的方式獲得相應模具數據之后，相關人員可以按照數據制作拉彎模具，并對其展開拉彎試驗，以確保工藝優(yōu)化結果。在實際測量之中，本次優(yōu)化模具拉彎件輪廓形狀的誤差在0.5mm之內，且小曲率半徑弧段內，并沒有發(fā)生起皺問題，整體截面變形數值相對較低。這些可以證明，本次工藝優(yōu)化結果與相應工藝標準相一致，優(yōu)化結果較為理想。

3 結語

鑒于拉彎成形工藝的重要性，業(yè)內人士應加大對該項工藝的研究力度，不僅要對拉彎方式適用范圍進行明確，同時還應對其工藝參數計算方式以及數值模擬計算方法等進行掌握。要結合材料與工藝施工實際要求，合理對該項工藝進行使用與計算，要通過建模等手段，明確工藝在實際開展過程中需要注意的事項與不足之處，以便技術人員可以有針對性的對工藝施工進行改進與開展，從而實現(xiàn)科學化施工模式，保證最終拉彎成形質量。

［1］劉學之,張石磊,李世濤,劉純國,張學廣.中空鋁合金型材拉彎成形工藝研究［J］.鍛壓技術，2015，（5）：69-73.

胡奇（1986-），男，吉林長春人。