分析拉弯成形的数值与工艺优化

胡奇

（中车长春轨道客车股份有限公司冲压件分公司，吉林长春130000）

分析拉弯成形的数值与工艺优化

胡奇

（中车长春轨道客车股份有限公司冲压件分公司，吉林长春130000）

拉弯属于塑性弯曲成形重要工艺之一，在汽车以及飞机等领域应用极为广泛，是社会各界关注的重要工艺，而业界人士也一直在对拉弯成形工艺进行着研究。文章也将从拉弯成形数值与工艺优化两部分内容入手，对该项工艺展开分析，旨在提高工艺整体水平，保证国民经济增长稳定性。

数值模拟；拉弯成形；施工工艺；试验分析

所谓拉弯，指的就是毛料在进行弯曲过程中，对其施加切向拉力，使其截面内应力发生改变，成为拉应力的材料弯曲成形工艺。该项工艺与其他工艺相比，有着工艺方法较多、弯曲度较为精准、表面质量理想以及柔性制造等方面的特点，优势相对较为突出。为保证该项工艺的使用质量，相关人员需要对工艺具体使用方式以及优化方式进行明确，以确保其具有的优势能够完全发挥到实际型材加工之中。

1 拉弯成形数值

（1）解析计算。随着业内人士对于拉弯成形的不断研究，多种解析计算方式开始出现。有学者研究得出，可以通过对U形截面梁拉弯过程进行分析，建立起相应的数学模型，相关人员可以通过模型直观预测到梁截面材料特性与几何形状，可以对拉弯件形状与成形荷载影响进行明确，以便做出相应调整；有学者研究发现，通过对拉弯成形计算，可以对7075铝板残余应力与弹性回弹数值进行明确；而有的学者提出，通过设置板料拉弯数学模型，分析材料性能，可以对残余应力、成形力以及工件最终形状等影响因素进行明确。

通过分析可以发现，多数学者的研究思路都是按照型材内部需要，对应力应变状态进行实现，会通过解析计算的方式，对出回弹量表达方式进行推导，从而得到拉弯工艺与模具半径计算方式，并会将这些公式用于实践之中。但解析计算方式具有一定局限性，通常只能用于简单型截面形状型材拉弯工序之中。

（2）试验分析。试验分析方式在使用过程中，会将轴向拉力与加载方式作为模型制作参数，并会将截面畸变与回弹等设置为响应参数，结合概率统计方式，展开试验。进而通过试验，明确模型参数和响应参数之间的关联，以便开展后续工序。在试验分析之中，最重要的就是对相应参数进行获取，这也是技术人员需要重点注意的问题。

（3）数值模拟。数值模拟会通过对限元分析软件的借助，对拉弯过程数值模型进行构建，会通过双向拉伸以及单轴拉伸试验，对材料性能参数进行明确，并将其输入到有限元模型之内，进而明确模型参数与响应参数之间的关联。

业内学者通过对三维弹塑性有限程序的运用，对铝型材张臂式拉弯过程进行分析，进而得出相应结论：①截面变形与弦板长细有着直接关联；②在材料特性之中，各向异性是造成截面畸变的主要原因；③轴向力强度与应变强化程度，会对弹性回弹形成直接的影响。同时其他学者通过对模型参数、响应参数影响的分析，发现模具切向拉力与半径会对最大靠模力形成直接影响，其中切向拉力属于截面几何形状。同时预拉力、截面几何形状以及模具半径是永久下陷现象发生主要影响因素，材料应变强化特性与预拉力水平会对回弹量形成直接影响。

2 拉弯成形工艺优化

文章将以S2F软件为例，对拉弯成形工艺优化进行阐述。

（1）工艺优化与模拟。“S2F”是以摄动法为基础，专门用于拉弯成形工艺模拟的软件。通过该软件对需要进行优化的工艺进行模拟，可以直观呈现出工艺在使用过程中存在的不足之处，例如可以通过应变沿型材长度中分布状况，对构件各段应变水平进行明确，了解构件回弹量以及变形量等数值，从而做出相应优化措施，以保证最终构件质量。同时通过软件分析，可以对已经成形的构件最大应变力以及最小应变力进行明确，并可以按照数值对材料成形极限进行明确，这时技术人员能够掌握构件断裂问题发生条件，进而可以对构件做出进一步的分析，可以对工艺不合理之处进行明确。

当确认工艺问题之后，技术人员便应按照分析结果，对弯曲角度以及拉伸量等参数展开调整，并再次利用软件进行模拟。

（2）工艺验证。当采用模拟优化的方式获得相应模具数据之后，相关人员可以按照数据制作拉弯模具，并对其展开拉弯试验，以确保工艺优化结果。在实际测量之中，本次优化模具拉弯件轮廓形状的误差在0.5mm之内，且小曲率半径弧段内，并没有发生起皱问题，整体截面变形数值相对较低。这些可以证明，本次工艺优化结果与相应工艺标准相一致，优化结果较为理想。

3 结语

鉴于拉弯成形工艺的重要性，业内人士应加大对该项工艺的研究力度，不仅要对拉弯方式适用范围进行明确，同时还应对其工艺参数计算方式以及数值模拟计算方法等进行掌握。要结合材料与工艺施工实际要求，合理对该项工艺进行使用与计算，要通过建模等手段，明确工艺在实际开展过程中需要注意的事项与不足之处，以便技术人员可以有针对性的对工艺施工进行改进与开展，从而实现科学化施工模式，保证最终拉弯成形质量。

［1］刘学之,张石磊,李世涛,刘纯国,张学广.中空铝合金型材拉弯成形工艺研究［J］.锻压技术，2015，（5）：69-73.

胡奇（1986-），男，吉林长春人。