板材成形加工的新技术与发展趋势5341.docx

基于板材成形加工技术的新技术与发展趋势摘要：本文主要介介绍了板材材成形技术术的发展的的有代表性性的新技术术，板材成成形过程仿仿真分析的的关键技术术，以及金属板板材成形新新设备三个个方面；并并阐述了板板材成形技技术目前存存在的问题题，及新技技术、板材成形形过程仿真真及板材成成形设备各各自的发展展趋势。关键词：板材成形形新技术；仿仿真；新设设备一、引言所谓板材成成型是指用用板材、薄薄壁管、薄薄型材等作作为原材料料进行 塑塑性加工的的成形方法法。历史悠久久的板材成成形技术发发展到今天天，已经成成为国民经经济发展的的主要支柱柱产业汽车车工业及高高新技术领领域及航空航航天工业的的强大技术术支撑，成成为先进制制造技术的的重要组成成部分。板板材成形技技术的发展展与汽车、航航空、航天天工业的发发展紧密相相联。19992年我我国汽车年年产量为1100万辆辆；20004年达到到444万辆辆，世界排排名第四位位，销售量量排名第三三位；20005年突突破5000万辆。美美国预测：20255年中国汽汽车产量将将达到18800万辆辆，成为世世界第一汽汽车大国。而而汽车零件件中75以上上为冲压件件，飞机零零件中500以上为为冲压件。可可见，汽车车、宇航等等工业的快快速发展是是在强有力力的板材成成形技术的的支撑下实实现的，并并仍将依赖赖于板材成成形技术的的发展。板材成形技技术的发展展与产品需需求息息相相关，正是是面临着汽汽车产量的的迅猛增长长和宇航飞飞行器性能能不断提升升的挑战，才才促使板材材成形技术术取得长足足进步。汽汽车更新换换代的频繁繁化强烈要要求缩短研研发周期，这这就加速了了CADCAMCAECAPPP等计算机机辅助技术术在工艺分分析和模具具制造中的的应用，并并加速了汽汽车制造业业的科学化化、数字化化和信息化化进程。强强烈的市场场需求和学学科交叉催催生了板材材成形新工工艺、新技技术，使板板材成形这这一传统学学科焕发了了新的活力力。板材成形过过程的计算算机仿真实实质上就是是利用数字字模拟技术术分析给定定模具和工工艺方案所所冲压的零零件变形的的全过程，从从而判断模模具和工艺艺方案的合合理性。每每一次仿真真就相当于于一次试模模的过程。因因此成熟的的仿真技术术不仅可以以减少试模模次数，在在一定条件件下还可使使模具和工工艺设计一一次合格从从而避免修修模。仿真真技术的应应用可大大大缩短新产产品开发周周期，降低低开发成本本，提高产产品品质和和市场竞争争力。目前前板材有限限元仿真技技术广泛应应用于汽车车和钢铁工工业等诸多多领域，许许多大型汽汽车制造公公司在新车车型的设计计和开发阶阶段就开展展冲压成形形过程的有有限元仿真真研究极大大地推动了了生产的快快速化和设设计的智能能化。随着汽车工工业的成长长，金属板材成形设设备在200世纪得到到了多面的发展展形成了了较完备的的体系 并达到了了较高的技技术水平。进进入新世纪纪后，不仅仅汽车工业业持续发展展，电子信信息、家用用电器和医医疗器械等等行业也如如雨后春笋笋，蓬勃发发展。它们们对制造技技术提出了了更新、更更高的要求求。推动了了包括金属属扳材设备备在内的制制造装备的的持续向前前发展。金金属板材成成形设备(如各种压压力机、剪剪板帆、折折弯机等)是汽车 电子信息息、家用电电器和仪表表等行业最最主要的工工艺装备之之一，在制制造业发挥挥着重要的的作用，其其技术水平平很大程度度上决定了了制件的质质量和成本本。目前我国板板材成形领领域面临很很多问题。如如：新技术术应用不多多，仿真研发投投入少；设设备机械化化、自动化化低；板材材的自给率率低等等。下面将分别别介绍板材材成形技术术、板材成成形过程仿仿真分析的的关键技术术和金属板板材成形设设备新发展展。二、板材成成形新技术术板材成形技技术领域出出现的大批批新工艺、新新技术，下下面介绍几几种具有代代表性的板板材成形新新技术。1 多点成成形技术多点成形其其核心原理理是将传统统的整体模模具离散成成一系列规规则排列、高高度可调的的基本体，通通过对各基基本体运动动的实时控控制，自由由地构造出出成形面，从从而实现板板材三维曲曲面成形，如如图1所示。在在整体模具具成形中，板板材由模具具曲面来成成形。而多多点成形中中则由基本本体冲头的的包络面(或称成形形曲面)来完成 JJ。各基本本体的轴向向位置可独独立地调节节，改变各各基本体的的位置就改改变了成形形曲面，也也就相当于于重新构造造了成形模模具。与传传统的模具具成形相比比，多点成成形具有其其自身的特特点。(1) 实实现无模成成形。通过对各基基本体运动动的控制来来构造出各各种不同的的成形曲面面，可以取取代传统的的整体模具具，节省模模具设计、制制造、调试试和保存等等所需的人人力、物力力和财力，显显著地缩短短产品生产产周期，降降低生产成成本，提高高产品的竞竞争力。与与模具成形形法相比，不不但节省加加工制造模模具的费用用，而且节节省大量的的修模与调调模时间；与手工成成形方法相相比，成形形的产品精精度高、质质量好，并并且显著提提高了生产产效率。(2) 优优化变形路路径。通过基本体体调整，实实时控制变变形曲面，随随意改变板板材的变形形路径和受受力状态，提提高材料成成形极限，实实现难加工工材料的塑塑性变形，扩扩大加工范范围。(3) 实实现无回弹弹成形。可采用反复复成形新技技术，消除除材料内部部的残余应应力，并实实现少无回回弹成形，保保证工件的的成形精度度。(4) 小小设备成形形大型件。采用分段成成形新技术术，可以连连续、逐次次成形超过过设备工作作台尺寸数数倍的大型型工件。(5) 易易于实现自自动化。曲面造型、工工艺计算、压压力机控制制、工件测测试等整个个过程全部部采用计算算机辅助，实实现CADDCAMCAE一体体化生产，工工作效率高高，劳动强强度小，极极大地改善善了劳动者者作业环境境。多点成成形技术是是国际上新新兴起的一一项先进的的板材成形形技术，可可以实现无无模成形，节节省模具制制造费用与与时间；可可以改善被被成形件的的变形条件件，实现无无回弹成形形，并实现现在小设备备上成形大大型件。多多点成技术术特别适合合于三维曲曲面板制品品的多品种种小批量生生产及新产产品的试制制，所加工工的零件尺尺寸越大，其其优越性越越突出。多多点成形技技术在飞机机和航天器器的蒙皮、轮轮船和舰艇艇的外板、车车辆、大型型容器和城城市雕塑等等三维曲面面板制品加加工中，有有着广阔的的应用前景景。2、激光成成形技术金属薄板的的激光成形形技术是一一种利用激激光扫描金金属薄板形形成的非均均匀温度场场来实现塑塑性变形的的工艺。激激光成形的的机理 是：用激激光照射板板料的上表表面某处，该该处被瞬间间加热至高高温，同时时加热区域域被其它部部分所包围围。由于加加热区域的的热膨胀，使使板料产生生与激光源源相反方向向的小弯曲曲(反向弯曲曲，其角度度为a)。由于于被加热区区域的高温温降低了该该区域材料料的屈服应应力和弹性性模量，同同时冷板断断面模数较较大，这种种反向弯曲曲被部分抑抑制，使加加热区域受受压，出现现材料堆积积。如图22a所示，冷冷却时，热热量流向邻邻区，上表表面材料开开始收缩，下下表面则继继续膨胀。同同时，由于于上表面温温度降低，屈屈服应力增增加，压缩缩时产生的的材料堆积积不能复原原；而下表表面则屈服服应力降低低，材料易易于变形，故故而板料产产生面向激激光源的变变形(正向弯曲曲，角度为为卢，如图图2b所示。显显然( a)便为一一次加热(激光扫描描)与冷却循循环的总变变形量。重重复这种加加热和冷却却循环，使使每次变形形累积，便便得到材料料的总成形形量。激光光扫描若在在同一直线线上反复进进行，则造造成沿直线线的弯曲成成形，如扫扫描轨迹为为曲线，亦亦可制成盘盘形、球形形等工件。激激光成形的的技术要点点主要是在在理论和实实践上掌握握激光加热热和冷却过过程对材料料的影响，以以及用计算算机实时控控制快速变变化的温度度场。激光光成形的具具体影响因因素大致如如下。(1) 能能量因素。包括激光入入射功率、与与材料的热热耦合系数数、激光扫扫描速度、激激光束能量量分布、光光斑形状和和大小等。一一般来讲，大大的入射功功率和高的的扫描速度度易于造成成板厚方向向的温度梯梯度，也易易于板料成成形。(2) 材材料的热物物性。包括热胀系系数、比热热、导热系系数、材料料密度、弹弹性模量、屈屈服极限、硬硬化系数等等。如果导导热系数、比比热、弹性性模量、屈屈服应力较较低，则易易于获得较较大变形量量。(3) 材材料几何参参数。实验证明，板板面积大而而厚度小的的板料易于于激光成形形。作为成成形能量源源，激光在在3个方面具具有优势：工件和成成形工具之之间不必再再有机械的的接触；在在成形量的的精确性和和可控性方方面潜力巨巨大；材料料可以远距距离成形。作作为一种传传统加工过过程，几何何精度方面面的可行性性辅助激光光成形已经经出现在现现代工业中中。通过把把特性日益增多的的激光成形形和传统的的成形方式式，例如只只是通过一一系列单一一的连续的的工具运动动的冲压成成形混合运运用，可以以获得精确确的弯曲角角和曲率半半径，混合合的加工过过程使得高高精度板料料成形以一一种经济的的方式实现现，而且校校正弯曲角角度可以被被控制，此此外激光成成形技术可可用于受结结构限制工工具无法靠靠近或无工工作空间的的工件的加加工，也可可用于大型型钣金件表表面的校平平。激光成成形技术是是激光加工工一个崭新新的应用领领域，尚有有许多问题题亟待解决决。随着研研究的深入入进行，激激光成形技技术必将与与切割、焊焊接、表面面处理等激激光加工一一样平常。3、冲压智智能化技术术近年来，一一些技术先先进国家已已将智能化化的研究引引入了金属属塑性加工工的研究领领域。板材材冲压成形形的智能化化控制技术术、旋压成成形的智能能化控制技技术等方面面的研究先先后兴起并并正在迅速速发展。板板材冲压成成形的智能能化，是控控制科学、计计算机科学学与板材成成形理论有有机结合的的综合性技技术。其突突出特点是是，根据被被加工对象象的特征，利利用易于监监测的物理理量，在线线识别材料料的性能参参数，预测测最优的工工艺参数，并并自动以最最优的工艺艺参数完成成板材成形形过程。因因此，板材材成形的智智能化是冲冲压成形过过程自动化化及柔性加加工系统等等新技术的的更高级阶阶段，不但但可以改变变冲压生产产工艺的面面貌，而且且还将促进进冲压设备备的变革，同同时也会引引起板材成成形理论的的进步与分分析精度的的提高。在在降低板材材级别，消消除模具与与设备调整整的技术难难度，缩短短调模试模模时间，以以最佳的成成形参数完完成加工过过程，提高高成品率和和生产率等等方面都具具有十分明明显的意义义 。典型的板材材成形智能能化控制系系统如图33所示，由以以下4个基本要要素构成。(1) 监监测。采用用有效的测测试手段，实实时监测能能够反映被被加工对象象特征的宏宏观力学参参数和几何何参数；(2) 识识别。控制制系统的识识别软件对对在线监测测所获得的的被加工对对象的特征征信息进行行分析处理理，结合知知识库和数数据库的已已有信息，在在线或实时时识别被加加工对象的的材料性能能参数和工工况参数(如摩擦系系数等)；(3) 预预测。根据据识别所获获得的材料料性能参数数和工况参参数，以板板材成形理理论和经验验为依据，通通过计算或或者通过与与知识库和和数据库中中已知的信信息比较来来预测当前前的被加工工对象能否否顺利成形形，并给出出最佳的可可变工艺参参数；(4) 控控制。根据据识别和所所测得的结结果，按系系统给出的的最佳工艺艺参数自动动完成板材材成形过程程。冲压成成形智能化化技术的研研究首先以以弯曲加工工为对象。用用压力机进进行板材的的弯曲加工工时，为了了获得高精精度的弯曲曲角，必须须精确地确确定冲头的的最终行程程。日本学学者杨明、岛岛进等人以以塑性力学学模型为控控制原理，以以载荷位位移曲线反反推(识别)材料性能能参数，再再根据回弹弹理论预测测最终行程程，实现了了V型弯曲的的智能化控控制。用这这种方法对对低碳钢板板进行弯曲曲，弯曲角角度的误差差与校正VV型弯曲相相当，可控控制在以内内。最新的的动态显示示，应用技技术的发展展方向是利利用神经网网络理论来来提高加工工精度。拉拉深成形过过程中的变变形是不均均匀的，忽忽略摩擦的的影响非常常困难，所所以，有关关智能化的的研究比弯弯曲成形要要复杂得多多，进展也也较缓慢。日日本学者真真锅健一等等人曾经发发表文章，报报道了变压压边力技术术对筒形件件拉深过程程进行适应应控制的研研究成果，采采用塑性力力学模型，在在拉深的初初始阶段对对工件的材材料参数和和工件与模模具之间的的摩擦系数数进行反推推，然后随随着行程变变化对压边边力进行可可变控制，从从而实现最最佳的成形形条件。如如图4所示，材材料性能参参数和摩擦擦系数的识识别经历了了解析识别别模型和神神经网络识识别模型两两个阶段。首首先，从塑塑性力学 能量原理理出发，给给出了更为为精确的拉拉深过程解解析定量描描述，进而采采用非线性性参数曲线线拟合的方方法实现了了材料性能能参数和摩摩擦系数的的在线识别别。当材料料性能参数数已知时，经经技术处理理，可实现摩摩擦系数的的实时识别别。材料参参数中反映映成形力参参数的强度度系数和抗抗拉强度的的识别误差差较小，最最大误差为为6左右；反映变形形参数的厚厚向异性参参数识别误误差较大，其其最大误差差为20左右右。为了提提高识别精精度和实现现实时识别别，先后探探索了BPP网络识别别模型和遗遗传算法与与BP网络相相结合的识识别模型。采采用神经网网络模型虽虽然实现了了实时识别别，但BPP网络模型型的参数识识别精度与与解析识别别相当；基基于遗传算算法的BPP网络模型型提高了优优化效率，但但仍然精度度不高。最最新研究表表明，基于于梯度下降降法和高嘶嘶牛顿法的的LM网络模模型可以有有效地改善善网络收敛敛性能，而而且精度大大大提高。材材料性能参参数的识别别精度在11o以内，摩摩擦系数的的识别精度度为3。压边边力是常规规拉深工艺艺中唯一可可变的工艺艺参数。目目前对最佳佳压边力变变化规律的的预测仍然然是采用塑塑性力学模模型。用板板材失稳理理论对典型型轴对称拉拉深件的极极限承载能能力进行了了归一化的的定量分析析，给出了了该类工件件破裂失稳稳时的极限限载荷的统统一表达式式，由此得得到了拉深深过程中工工件侧壁破破裂失稳时时的临界压压边力，进进而提出了了临界载荷荷控制原理理，即按侧侧壁破裂临临界条件所所给出的定定量关系来来确定控制制压边力规规律，可以以最大限度度的提高极极限拉深高高度和成形形过程的稳稳定性。基基于能量原原理，给出出了法兰起起皱临界压压边力和侧侧壁起皱临临界压边力力。以上述述三个临界界条件为依依据，给出出了轴对称称曲面件拉拉深控制压压边力的上上下限，最最佳压边力力控制规律律以及与其其对应的极极限拉深高高度。目前拉深成成形智能化化控制的研研究仍处于于探索阶段段，还很不不成熟，许许多问题需需要进行深深入的研究究才能解决决，例如寻寻求合适的的识别方法法以保证材材料参数和和摩擦系数数的识别精精度和速度度；寻求对对成形临界界条件的精精确而简洁洁的描述方方法以保证证最佳工艺艺参数的预预测精度和和速度等等等。冲压智智能化控制制技术的研研究为板材材成形领域域提出了许许多新的研研究课题。板板材成形智智能化技术术总的发展展趋势是：以简单的的弯曲成形形的研究将将智能化的的概念和方方法引入板板材成形领领域，探索索研究途径径，再以轴轴对称壳体体零件的冲冲压成形智智能化研究究为过渡，最最终实现对对大型复杂杂曲面形状状零件成形形过程的智智能化控制制。4、成形过过程的计算算机仿真技技术板材成形的的数值模拟拟是国际上上拉深领域域研究的主主要问题之之一，然而而多数的研研究还集中中在汽车工工业。在其其初始阶段段，数值模模拟被看作作一种理解解金属行为为的帮助，而而从更高的的认识水平平上讲，数数值模拟被被看作是影影响经济效效益的强大大工具 11。数值模模拟技术为为研发开始始阶段提供供支持，在在产品生产产出以前提提供可行性性分析，大大大缩短产产品的上市市时间，沟沟通了材料料与加工方方法之间的的关系。冲冲压过程是是一个十分分复杂的力力学过程，以以汽车覆盖盖件成形过过程为例，零零件的起皱皱、破裂和和回弹对原原材料的成成形性、毛毛坯的几何何形状及定定位、冲压压方向、拉拉深筋的形形式及布局局、摩擦润润滑条件、压压边力的大大小等许多多因素都极极其敏感。这这就使得这这项工作十十分依赖经经验，从而而大大制约约了汽车工工业的发展展。到目前前为止，CCADCAM技术术在减轻模模具的设计计工作强度度、提高产产品的制造造精度方面面已经为工工程师们提提供了十分分有效的帮帮助。但是是，如何能能在零件设设计的初始始阶段就对对其可成形形性进行有有效地把握握，如何在在模具制造造之前就能能对工艺及及成形参数数进行合理理的优化，不不仅是确保保产品质量量的需要，更更是减少试试模、修模模工作，降降低成本费费用，提高高生产效率率和市场竞竞争能力的的重要途径径。为此，国际际上许多著著名企业和和组织，如如美国的波波音、GMM、福特、CChryssler德国的大大众、奔驰驰，日本的的理化所、大大阪大学、丰丰 三菱、日日产、新日日铁、日新新制钢等都都在板料冲冲压成形有有限元数值值模拟方面面投入了大大量的人力力、物力和和财力，进进行了长达达10年以上上的研究和和开发工作作，已经形形成了一些些通用或专专用的软件件，并相继继进入了商商品化、实实用化阶段段，如：PPAMSTAMMP MAARC AANSYSS ABAAQUS DYNAA一3D OOPTRIIS、FASTTORM、DEFOORM-33D等。这这些软件绝绝大部分具具有完整直直观的前、后后置处理功功能，可以以直观地在在计算机屏屏幕上观察察到材料变变形和流动动的详细过过程，了解解材料的应应变分布、料料厚变化、破破裂及皱曲曲的的形成成经过，获获得成形所所需要载荷荷及零件成成形后的回回弹和残余余应力分布布。这种用用可视化技技术虚拟的的现实制造造环境不仅仅模拟了零零件的成形形过程，更更重要的是是形象地揭揭示了材料料的变形理理，因而可可以使设计计人员根据据已有的经经验实时调调整模具参参数及成形形工艺、修修改毛坯形形状和尺寸寸，大大缩缩短试模和和修模时间间，有效地地提高产品品质量和生生产效率。PAMTAMP是目前为国际上许多著名汽车、飞机制造企业和研究团体所选用的三维弹、塑性动态及准静态分析的代表性软件。该系统可对各向异性或同性的金属、非金属薄壁和厚板零件在常温下的成形过程和成形中的细颈、破裂、皱曲、修边及回弹等现象和工序进行有效的数字模拟。冲压过程数值模拟的精度在大部分情况下已被工程应用所接受，以PAM-STAMP为例，成形载荷的计算误差随零件复杂程度而异，一般为5 10左右；材料料厚的变薄率以及材料流动量的预测误差通常小于10，而且大部分情况变薄量是过估，流动则欠估；材料增厚率的预报误差一般与变薄率预报误差相当，但材料增厚由于与起皱有密切联系，受起皱判据的影响，有时也会高达30。回弹是一个更为复杂的过程，到目前为止尚没有哪套仿真软件在回弹预报分析上有令人满意的精度。PAMSTAMP在回弹的分析计算上有良好的定性参考价值，但是其回弹预估相对误差往往超过30。所以在板料有限元模拟成形方面，今后的主要研究方向将集中在以下4个方面：优化接触算法，进一步提高模拟的计算速度；建立更理想的破裂和起皱判据，提高模拟的预报精度和可靠性 实现毛坯形状的快速预测；在目前常用的显式和隐式算法之外寻求新的计算方法，以解决回弹的分析精度和有效补偿问题。三、板材成成形过程仿仿真分析的的关键技术术在运用仿真真软件的时时候，了解解和掌握冲冲压成形仿仿真的技术术难点是非非常重要的的。因为即即使计算机机仿真理论论和方法完完全正确，仿仿真程序完完全可靠，也也不能保证证仿真计算算一定能在在冲压成形形和工艺中中得到成功功的应用。所所以使用仿仿真软件的的人员一定定要具备足足够的背景景知识，包包括与冲压压成形过程程有关的基基础力学知知识、计算算力学知识识、材料和和冲压工艺艺知识、有有限元方法法知识及计计算机应用用知识等。1、有限元元求解方法法板料成形一一般为准静静态过程，传传统的模拟拟计算方法法采用静力力隐式算法法进行求解解。静力隐隐式算法在在理论上是是严格的，但但由于计算算中存在迭迭代收敛性性差和整体体刚度矩阵阵带宽大的的缺点，不不利于多重重非线性和和大规模工工程问题的的分析。因因此，自220世纪90年代以以来，越来来越多的研研究人员考考虑利用动动力学方程程的中心差差分显式积积分方法来来进行三维维板料成形形问题的仿仿真，并取取得了一定定的成绩。动动力显式解解法在单元元类型的选选择、材料料本构模型型的确定、应应力应变计计算等方面面与静力隐隐式解法是是相似的，两两者的主要要差别表现现在求解方方程、时间间步长的选选取、接触触处理以及及回弹计算算等方面。根根据动力松松驰法的原原理，动力力系统经过过渡过程后后的稳态解解与静力解解是一致的的，因此动动力显式算算法也可用用于分析静静力问题，实实际上，在在动力显式式计算模型型中，由予予考虑了速速度和加加进度这些些运动变量量，模具与与工件之间间的接触约约束条件不不仅与位移移有关，还还应保持与与两接触点点间速度和和加速度的的协调关系系。因此，从从某种程度度讲动力显显式算法比比静力隐式式算法更接接近冲压过过程的本质质。2、 几何何模型的描描述零件的生产产过程一般般分为拉深深、胀形、扩扩孔、翻边边、切边、整整形等工序序，冲压成成形仿真可可以针对零零件冲压生生产中的任任何一道工工序。针对对被仿真的的某一道工工序，需要要回溯其工工艺过程，把把产品设计计信息转换换为中间过过程的有关关信息。因因此确定合合理的凸模模(punnch)、凹凹模(diie)，压压边圈(bbindeer)和拉拉深筋(ddrawbbead)的几何造造型，尤其其是这些造造型中多个个三维曲面面的光滑过过渡是非常常重要的。所所以准确有有效地描述述模具的几几何形状是是进行板料料成形有限限元仿真的的前提。在在板料成形形有限元计计算中，通通常采用有有限元网格格描述模具具型腔曲面面的几何形形状。随着着大型三维维CAD软件件的发展，如如CATIIA、Uniggraphhics软软件系统建建立几何模模型一般是是用参数曲曲面的方法法描述的，通通过IGEES文件格格式传给CCAE软件件生成网格格描述模型型。所以板板料有限元元网格模型型的建立是是影响仿真真计算结果果的重要因因素之一。3、边界条条件的设置置板料成形过过程涉及复复杂的摩擦擦和接触边边界条件，几几乎所有涉涉及板料成成形仿真的的研究无不不涉及摩擦擦和接触问问题，国际际上也有相相当多的学学术机构和和研究小组组专门从事事板料成形形中摩擦和和接触问题题的研究。冲冲压过程是是一个复杂杂的多体接接触的力学学分析问题题，在板料料成形过程程中，板料料与模具之之间不断接接触与分离离，产生相相互引导和和约束使板板料最终成成形，目前前常用的接接触算法是是拉格朗日日乘子法、罚罚函数法等等，这种方方法即考虑虑了接触力力，又不增增加系统的的自由度，计计算效率较较高。罚函函数法是最最有效的接接触问题处处理方法，所所以在动态态显式有限限元程序“DYNAAFORMM”中采用了了这种方法法。摩擦和和润滑在冲冲压成形中中是不容忽忽视的重要要因素，可可能是影响响冲压零件件质量的关关键性因素素。这一问问题的复杂杂性和重要要性使许多多研究人员员开展大量量的研究工工作，涉及及多体间摩摩擦润滑模模型中的静静、动态摩摩擦系数的的确定及其其对仿真计计算结果的的影响。4、 材料料模型在薄板成形形过程的有有限元分析析中，板材材屈服准则则的正确与与否是影响响分析结果果的一个关关键因素。在在大多数成成形中，板板料都会呈呈现一定程程度的各向向异性，长长期以来，Hill于1948年提出的二次各向异性屈服准则，被广泛应用于板金属成形的有限元分析之中，Hill、Hershey、Hodord、Bassani、Gotoh、Logan 和Husford及Budianski相继提出了一些非二次屈服准则。然而，每一种屈服准则都存在着一定的局限性。近年来，Hm和Barlat提出了简单适用的新的屈服准则，从而使薄板成形的有限元分析能更好地与实际冲压结果吻合在冲压成形中材料塑性流动的计算依赖于材料的屈服准则和塑性流动准则，所以，材料本构关系的合理性及有关计算的准确性，是直接影响冲压成形过程计算结果可靠性的最重要因素之一。四、金属板板材成形新新设备1、高速精精密压力机机电子机械、家家用电器 通信器材材中有许多多冲压件，如如引线、端端子、接插插件、小电电机定子及及转子等，其其特点是尺尺寸小、精精度高、需需求量大等等但高速速精密压力力机十分适适合这类零零件的生产产。高速精密密压力机的的特点：（1)工作作频率高是一般通通用压力机机的59倍甚至至更高。（2)高精精度，包括括滑块导向向精度和下下死点位置置精度等。（3)设备备的刚度高高，对减振振、润滑等等还有特殊殊要求，以以适应高速速工作的要要求（4）一般般配有自动动送料装置置，以实现现自动化操操作目前，高速速压力机的的速度和精精度已经选选到了很高高的水平。2、多工位位压力机多工位压力力机在一个个行程内可可完成多种种冲压工序序，如落料料、冲孔 拉深、弯弯曲、切边边甚至电机机定子或转转子的叠片片压装是是一种高效效的自动化化冲压设备备。多工位位压力机往往汽车工业业获得了广广泛的应用用它可以以替代多台台单工位压压力机组成成生产线 具有节省省占地面积积和设备投投资，节能能高效的优优点。3、数控回回转头压力力机数控回转头头压力机因因加工的万万能性和高高度的自动动化一直受受到厂家的的关注，成成为现代化化冲压设备备的主力之之一。其地地位可与切切削加工中中的加工中中心媲美。4、数控折折弯机板料折弯虮虮是使用最最广泛的弯弯曲设备，普普遍采用电电液伺服发发光栅形成成闭环控制制。折弯工工艺从编程程到弯曲过过程的模拟拟、控制和和修正等均均实现了高高度的自动动化。五、板材成成形领域目前存存在的主要要问题：1、生产机机械化、自自动化程度度低。如代代表当今国国际水平的的大型多工工位压力机机，美国6680条冲冲压线中有有70 为多工位位压力机， 日本在美国35条生产线中69 为多工位压力机，日本国内250条生产线有32 为多工位压力机，而我国汽车工业中多工位压力机的应用则较少。其他如精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。2、冲压件件生产集中中度低。许许多汽车集集团大而全全导致冲冲压件生产产规模小，集集中度低，低低水平重复复建设，难难以满足专专业化分工工生产要求求。3、先进板板材成形工工艺应用不不多，技术术研发投入入少。国外外汽车企业业研发投入入占年销售售额的35 我国重重点企业却却不足1 。4、大型、精精密、复杂杂、长寿命命的模具大大部分依赖赖进口，模模具设计、制制造、模具具材料都满满足不了国国内汽车发发展的需要要。模具标标准化程度度较低， 约为4045 ，而国际际上一般在在70 左右，中中小型已达达80 。5、板材自自给率不足足，品种规规格不配套套。汽车薄薄板只能满满足60 左右，其其余依赖进进口，主要要是高档轿轿车用钢板板，如高强强度板、合合金化镀锌锌板、超宽宽板(16500mm 以上)等。六、板材成成形技术发发展趋势随着新兴学学科的出现现及材料加加工学科与与相关学科科的交叉，必必将促进板板材成形技技术更快的的发展，其其总的发展展趋势如下下。1、节能节省能源已已是新时期期经济发展展的一个重重要课题，也也是板材成成形的发展展方向。其其主要途径径一个是在在传统能源源利用中，通通过减低拘拘束系数、降降低流动应应力和减少少接触面积积等方法减减少成形力力；另一个个途径就是是新能源的的开发利用用。2、精密“近净成形形”技术可有有效地减少少后续加工工，节省原原材料，降降低生产成成本，已成成为材料加加工中的重重点发展方方向。3、柔性为了满足未未来社会产产品多样化化的需求和和不确定的的市场环境境，柔性化化成形技术术将是一个个重要的发发展方向。柔柔性成形技技术对产品品变化有很很强的适应应性，可高高效、低耗耗地满足多多种产品的的需求。4、绿色随着制造业业的发展，绿绿色环保将将是材料成成形技术面面临的重要要课题。减减少和消除除成形过程程中对环境境的污染是是绿色制造造的主要内内容之一。5、信息化化、智能化化现代计算机机技术、信信息技术不不但促进传传统成形技技术的发展展，而且不不断产生新新的特种成成形技术。计计算机模拟拟仿真技术术、CADDCAMCAECAPPPPDM技术术在成形技技术中的大大量应用已已经使工艺艺设计、模模具设计与与制造更加加科学化、自自动化。变变形预测、组组织预测已已经成为可可能。成形形技术已从从“经验型”逐渐走向向科学化、信信息化和智智能化。七、板材成成形过程仿仿真的发展展趋势1、板材成成形仿真技技术在成形形工艺和模模具辅助设设计方面具具有巨大的的应用潜力力，随着金金属塑性理理论、力学学计算方法法和计算机机技术的发发展，将不不断地从研研究走向应应用，成为为应用于生生产实际的的科学的工工艺分析方方法。2、实际测测试结果和和仿真计算算结果与实实际情况相相符，两者者吻合得较较好，说明明仿真分析析过程中的的建模、有有限元前处处理以及边边界条件、工工艺参数的的确定是适适合的。3、r值是是影响拉深深成形的重重要参数之之一，增大大r值，可降降低变形阻阻力，使板板料在凸模模和凹模圆圆角区域容容易变形流流动，抵抗抗减薄能力力强。八、数控金金属板材成成形设备的的发展趋势势1、尽管冲冲压设备在在上世纪就就已趋成熟熟，并实现现了数控化化，驱动、结结构和控制制等多方面面都达到了了很高的水水平。但是是随着社会会的发展，技技术的进步步，也要与与时俱进，继继续改进，向向更高的水水平迈进。2、冲压设设备目前总总的发展趋趋势是：提提高自动化化、智能化化水平；发发展柔性化化设备，提提高工艺适适应能力；提高工作作速度，达达到更高的的生产率；多工艺复复合，提高高设备的工工作效率和和适应性；节能环保保，减低噪噪声和污染染，适应可可持续发展展的需要。3、由于电电动机技术术、变频技技术和计算算机控制技技术的发展展，交流伺伺服电动机机驱动已经经改变了过过去只能用用于进给一一类的小功功率的应用用范围，正正大力向锻锻压装备一一类的重载载领域进军军。在数控控回转头压压力机、折折弯机和曲曲柄压力机机等冲压设设备的初步步应用，显显示出独特特的优势，具具有巨大的的潜力。4、国内锻锻压装备制制造业近年年在追赶国国际先进水水平方面取取得了一定定进展。但但总体水平平仍落后于于国外先进进国家，诸诸多较先进进的产品采采用国外技技术，缺乏乏具有自主主知识产权权和核心技技术的产品品。必须进进一步加强强自主创新新，早日在在装备技术术上赶超世世界先进水水平。九、结束语语板材成形技技术的多样样化趋势已已经变得越越来越明显显，生产设设备柔性化化、整合多多种加工方方法、更多多地运用计计算机仿真真等都将缩缩短产品的的研发周期期，降低产产品的最终终成本，这这对将来的的工业结构构和产品的的生产技术术将引起一一场革命。因因此，必须须高度重视视板材成形形技术的这这种发展趋趋势，认真真研究、努努力跟踪、开开拓创新，以以适应这种种快速发展展所带来的的变革。同同时，不应应该忽视信信息技术的的发展给成成形技术发发展带来的的契机，薄薄板成形技技术的研究究不仅需要要工厂 、研究单单位及高校校之间的通通力合作，数数学、力学学 材料、板板材成形等等多学科的的密切配合合，更需要要世界上从从事这项工工作的科研研人员的配配合。可以以预见 在这样的的形势下，板板料成形机机理及新工工艺、新技技术的研究究将会更加加迅速地发发展。作为制造业业基础行业业之一的金金属板材、管管材、型材材及线材切切割、冲压压、成形、制制作零部件件制造企业业及其设备备、模具、材材料和相关关技术行业业企业，面面临着竞争争El益加剧剧的局面：国内外市市场不断扩扩大，国内内企业面临临结构调整整和技术更更新，国外外先进同行行企业在华华投资建厂厂的竞争压压力。在这这种形式下下，国内金金属板材、管管材、型材材及线材切切割、冲压压、成形、制制作技术及及设备行业业企业急需需了解国内内外市场需需求、发展展方向以及及目前技术术和设备水水平，确定定自己的市市场位置。我国金属板板材成形行行业未来发发展将围绕绕优质、高高效、环保保和节能这这个中心 主要表现现为以下几几种发展动动态和趋势势：1、我国金金属板材成成形技术迅迅速提高，与与发达国家家的距离不不断缩小。2、我国金金属板材成成形技术向向数字化、自自动化、专专业化、规规模化、信信息化发展展，不断提提高产品质质量并降低低生产成本本。3、新技术术、新工艺艺、新设备备将不断被被我国金属属板材成形形行业所采采用。4、人才是是我国金属属板材成形形行业发展展的关键。参考文献：1邱晓晓刚，卢国国清，陈文文龙，骆中中云.板材成形形有限元仿仿真技术的的应用.钢铁钒钛钛,第24卷第1期,20033年3月.2板材材成形新技技术及发展展趋势.机机械工人,20055年5月.3赵军军,马瑞.板材成形形新技术及及其发展趋趋势(I).金属成形形工艺,20022年6月.4赵军军,马瑞.板材成形形新技术及及其发展趋趋势(II).金属成形形工艺,2003年No2.5刘永永军,任中全,刘金依.板材成形形的有限元元分析.煤矿机械械,20011年第8期期.6孙友友忪,张宏超. 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