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基于優(yōu)化溫成形方法的輕量化薄板優(yōu)化

鋁材的傳統(tǒng)熱成形是指溫度在200～350℃之間，并使用相匹配的加熱模具進(jìn)行板材成形，這與傳統(tǒng)的沖壓過(guò)程是相似的。雖然這個(gè)過(guò)程有很多優(yōu)勢(shì)，如設(shè)計(jì)自由、空間利用率提高、循環(huán)次數(shù)減少，這個(gè)過(guò)程是復(fù)雜的，并且需要昂貴的加熱模具。本項(xiàng)工作的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)既能保留傳統(tǒng)溫成形的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能使用低成本工具的溫成形方法。模具和板材之間達(dá)到規(guī)定溫差的條件通常也被稱為非等溫條件。這項(xiàng)研究工作基于一個(gè)全尺寸的車門(mén)內(nèi)板，展示了非等溫?zé)岢尚畏椒ǖ膬?yōu)勢(shì)。應(yīng)用有限元分析方法指導(dǎo)模具形狀的設(shè)計(jì)。自動(dòng)化生產(chǎn)試驗(yàn)開(kāi)發(fā)的成形單元包括預(yù)熱、自動(dòng)化、可成形性這幾種特征，并建立了過(guò)程可重復(fù)性、周期時(shí)間，以及可成形性窗口。研究表明，非等溫成形的方法可以通過(guò)一個(gè)低成本的過(guò)程，使鋁合金形成一整塊車門(mén)內(nèi)板，而且成形性又特別好，符合傳統(tǒng)的溫成形方式。

這項(xiàng)工作很大一部分集中在前期的車門(mén)內(nèi)板模具設(shè)計(jì)。模具使用最佳的設(shè)計(jì)材料，以使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。優(yōu)化的溫成形方法驗(yàn)證了部分成形性、過(guò)程可重復(fù)性和周期時(shí)間等。成形性分析證明了過(guò)程的尺寸精度，以及材料變薄或抗拉強(qiáng)度增加等影響合金成形性能所存在的通用性。熱分析表明，模具可能會(huì)經(jīng)歷超過(guò)70℃的超時(shí)加熱，因此后續(xù)工作將試圖解決模具升溫影響零件的成形性以及一些生產(chǎn)環(huán)境變化可能引起過(guò)程變化等問(wèn)題。通過(guò)這個(gè)過(guò)程制造的鋁材零件相對(duì)于鋼材質(zhì)量可減輕40%。因此，制造供應(yīng)商在未來(lái)努力實(shí)現(xiàn)輕量化過(guò)程中，各種鋁組件的成形可采用優(yōu)化溫成形（非等溫成形）工藝。

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

編譯：李古建