基于优化温成形方法的轻量化薄板优化



基于优化温成形方法的轻量化薄板优化

铝材的传统热成形是指温度在200～350℃之间，并使用相匹配的加热模具进行板材成形，这与传统的冲压过程是相似的。虽然这个过程有很多优势，如设计自由、空间利用率提高、循环次数减少，这个过程是复杂的，并且需要昂贵的加热模具。本项工作的目标是开发既能保留传统温成形的优势，同时又能使用低成本工具的温成形方法。模具和板材之间达到规定温差的条件通常也被称为非等温条件。这项研究工作基于一个全尺寸的车门内板，展示了非等温热成形方法的优势。应用有限元分析方法指导模具形状的设计。自动化生产试验开发的成形单元包括预热、自动化、可成形性这几种特征，并建立了过程可重复性、周期时间，以及可成形性窗口。研究表明，非等温成形的方法可以通过一个低成本的过程，使铝合金形成一整块车门内板，而且成形性又特别好，符合传统的温成形方式。

这项工作很大一部分集中在前期的车门内板模具设计。模具使用最佳的设计材料，以使生产过程达到稳定状态。优化的温成形方法验证了部分成形性、过程可重复性和周期时间等。成形性分析证明了过程的尺寸精度，以及材料变薄或抗拉强度增加等影响合金成形性能所存在的通用性。热分析表明，模具可能会经历超过70℃的超时加热，因此后续工作将试图解决模具升温影响零件的成形性以及一些生产环境变化可能引起过程变化等问题。通过这个过程制造的铝材零件相对于钢材质量可减轻40%。因此，制造供应商在未来努力实现轻量化过程中，各种铝组件的成形可采用优化温成形（非等温成形）工艺。

Nia R. Harrison et al. SAE 2013-01-1170.

编译：李古建