郭強 ¹, 鄭燕萍 ¹, 晉保榮 ²

(1. 南京林業大（dà）學汽車與（yǔ）交通工程學院（yuàn）, 江蘇南京 210037; 2. 南京南汽（qì）衝壓件有（yǒu）限公司, 江蘇南京（jīng） 211100)

摘 要：以 DP590 高強鋼為研究對象，采用 Autoform 軟（ruǎn）件對林用消防車後橋梁結構（gòu）件（jiàn）進行衝壓成形、修（xiū）邊和側翻邊的整個過程（chéng）進行仿真。

然後采用中心組合試驗設計方法，研究了不同板厚和摩擦係數下的垂直回彈量，並利（lì）用最小二乘法擬合不同（tóng）參數下的回（huí）彈量，得到能滿足零件的垂直回彈量及兩截麵最大回彈量（liàng）差相對較小的板厚和摩擦係數。

為進一步減少回彈，采用設置加強筋的方法（fǎ），提高結構件剛度（dù），減少回彈量（liàng）。

與試驗（yàn）結果對比，設置加強筋後的回彈（dàn）量完全控製在工藝要求的±0.5 mm。

關鍵詞：林用車輛；高（gāo）強鋼；衝壓；回（huí）彈；加強筋

DOI: 10.14158/j. cnki. 1001-3814. 2018. 24. 015

中（zhōng）圖分類號：TG113.26；TG386.41 文獻標識碼：A 文章編號（hào）：1001-3814(2018)24-0064-04

Research on Springback of DP590 High Strength Steel

Structural Parts for Forest Fire Truck GUO Qiang¹, ZHENG Yanping¹, JIN Baorong²

(1. School of Automobiles and Traffic Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 2. Nanjing Automobiles Stamping Parts Co., Ltd., Nanjing 211100, China)

Abstract：Taking DP590 high-strength steel as research object, and the whole process of stamping, trimming and side flanging of bridge structure of a forest fire engine was simulated by using Autoform software. By using the central composite experimental design method, the vertical springback under different thickness and friction coefficient were studied, and the least squares method was used to fit the springback under different parameters. The plate thickness and friction coefficient which can meet the relative small vertical springback and the biggest displacement difference of the parts was obtained. In order to reduce the springback furtherly, the method of setting up stiffeners was adopted to increase the rigidity of the structural parts and reduce the springback. Compared with the test results, the rebound amount after setting the reinforcement is fully controlled between the process requirement of ±0.5 mm.

Key words：forestry vehicle; high strength steel; stamping; springback; strengthening rib

由於林用車輛使用條件不同（tóng）， 要求具（jù）有良好的滅火性能、越野性能和運載能力^[1-2]。 車（chē）輛輕量化是提（tí）高越野性能和運載能力的重要措（cuò）施之一， 因此高強鋼被應用在林用車輛上^[3]，但高的（de）屈服強（qiáng）度，及在衝壓成形過程（chéng）中的回彈問題^[4]，成為研究的熱點之一。

因此本文選用市場上廣（guǎng）泛應用的 DP590 高強鋼為板料，以（yǐ）林用消防車後橋梁（liáng）結構件（jiàn）為研（yán）究對象（xiàng），采用（yòng） Autoform 軟件對（duì）其進行衝壓過程的仿真，研究了不同板厚和摩擦係數對垂直回彈量的影響程度，並（bìng）根據回彈情況在表麵設置加強筋（jīn）改善回彈，為DP590 高強鋼（gāng）的衝壓回（huí）彈分析提供理論依據。

1 衝壓的仿真分析

以林用消防（fáng）車後橋梁結構（gòu）件為研究對象， 采用 DP590 高強鋼板（bǎn）料， 板厚 1.5 mm、 尺寸（cùn）為 501.53 mm×192.37mm， 材料性能如表 1 所（suǒ）示； 壓板力為300000N，摩擦係數取 0.15。

編輯

利用 Autoform 軟件進行衝（chōng）壓成形模擬，由於結構件形狀簡單，所以采用壓板直接成形，然後（hòu）再（zài）修邊和側翻邊，仿真模型如（rú）圖1 （a） 所示， 衝壓仿真結果用減薄率以及 （flowlimit curve）成形極限 FLC 曲線來表示。

編輯

由圖 1（b）可知，最大（dà）減薄處（chù）的板（bǎn）厚為1.33mm， 變薄率（lǜ）為 11.3%；最（zuì）大板厚為 1.65mm，增厚率為 10%，滿足高強鋼衝壓成形的工藝要（yào）求（減薄率 <20%）；從圖 1（c）可看出，零件成形處於安全（quán）範圍，無開裂和起皺現象。

衝壓（yā）成形仿真是模擬回（huí）彈（dàn）的基礎， 為回彈分析提供（gòng）了（le）應（yīng）力應變（biàn）等數據^[5]。 回彈的發生貫穿衝壓成形的整個過程（chéng），為了準確獲得關於 DP590 高強鋼的回彈信息，仿真分析中采（cǎi）用自由回彈的設置方法，包（bāo）含了成形、 修邊和側翻邊過程。

影（yǐng）響回彈的因素眾多，因此實現（xiàn）對回彈的控製也是一個複雜的過（guò）程^[6]。

由於本文（wén）選定的板料不變，隻有板厚可選擇，而且零件的（de）型麵簡單，采用有壓板直接成形方法，沒有壓邊圈，並（bìng）且壓板力對回彈的影響不（bú）大（dà）。

所以重點分析板厚和摩（mó）擦係數對回彈的（de）影響，以及設置加強筋^[7]何進（jìn）一（yī）步減（jiǎn）少回彈。

2 回彈（dàn）仿真分析

2.1 回彈分析及試驗（yàn）方案

回彈（dàn）是衝壓成形過程中普遍存在的問題， 不論正負回彈都影響產品的裝（zhuāng）配質量， 故需對回彈（dàn）進行嚴格的控製。

編輯

本文結構件的回彈現象可用垂直回彈和翹曲變形來表示，如圖 2 所示。翹曲變形用垂直回（huí）彈量差（chà）值來表（biǎo）示，差值越大，則（zé）翹曲的程度越大（dà）。

從左治江^[8]對高強鋼板 V 型彎（wān）曲（qǔ）回彈的研究中可知， 普通（tōng）鋼板的回彈理論模型不適用於高強鋼板的（de）回彈計算， 但從普通鋼板的理論模型中（zhōng）可得知回彈（dàn）量與板厚及摩擦係數有密切（qiē）的（de）關係， 且隨板厚的增加，回彈減少。

因此本文采用最小二乘法（fǎ）擬合回彈量（liàng）與板厚之間的函（hán）數關（guān）係， 用最大垂直正負（fù）回彈量差表示板料回彈（dàn）翹曲的程度。

2.2 試驗結果分析及參數優（yōu）化

根據工廠中常用的板厚規（guī）格， 選取（qǔ）板厚為 0.8、1、1.2、1.5、2mm；摩（mó）擦係數取 0.1、0.12、0.15、0.17 和 0.2。

采用中心組合設計方法，以（yǐ）最少的試驗（yàn）方案 22 組來擬合響應模型^[9]，因篇幅所限，僅列出部分試驗方案。

在回彈模擬中，由於結（jié）構件截麵類似於“幾”字型矩形件，且結構件的兩端易發生回彈，故選取兩端固定截麵（miàn） A、B 為檢測麵， 測量（liàng）其垂（chuí）直回彈變（biàn）化量。 A、B 截麵（miàn）的最大垂直正負回彈值分別用 a+和 a-、b+ 和 b-表示。

編（biān）輯

部分試（shì）驗方案和（hé）回彈結果如表 2所（suǒ）示。繪製板（bǎn）厚與摩擦係數對回彈的變化曲線和擬合曲線圖如圖 3 所示。

編輯

可看出（chū），不同摩（mó）擦（cā）係數（shù）下的曲（qǔ）線基本重合，故其對結構件的回彈影響不大；而板厚向減少。

因此，采用最（zuì）小二乘法隻擬合（hé）板厚（hòu）對回彈的影響（xiǎng），用y_a+ 和 y_a-、y_b+ 和 y_b- 分別表示（shì） A、B 截麵的最大垂直正（zhèng）回彈值（zhí）和最大垂直負回彈（dàn）值，擬合式如式（1）～（4）所示。

（1）y_a+=-9.2313x³+41.993x²-62.817x+33.31 R²=1

（2）y_a-=0.9295x³-4.621x²+8.0439x-5.6176 R²=1

（3）y_b+=-2.9214x³+11.852x²-15.616x+8.7151 R²=1

（4）y_b-=0.1271x³+0.0885x²-1.1334x+0.071 R²=1

式中：x 為板厚，mm；R² 為回歸平方和與總離差平方和的比（bǐ）值。

擬合公式中 R² 值等於 1，說（shuō）明擬合公式準（zhǔn）確（què）性高，可為（wéi）工藝參數的選取提供（gòng）參考。

研究結果顯（xiǎn）示： 板（bǎn）料的翹曲回彈現象並不能單一地用（yòng）某一個截麵的最大（dà）垂直回彈量來描述， 而應從結構的整（zhěng）體出發，因此引入垂直回彈量差的概（gài）念，即不同截麵處回（huí）彈量（liàng）的差值。

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