铝板动态摩擦冲压成形仿真分析

郑德兵，鲍 立

（泛亚汽车技术中心有限公司，上海 201201）

0 引言

汽车轻量化的需求使铝板的应用与日俱增，铝板的冲压成形成为冲压加工的重要研究方向，其模拟仿真技术对辅助冲模及冲压加工工艺设计有重要的作用，可有效提高冲压件的成形质量、缩短加工周期、降低加工成本[1,2]。

大型拉深模的冲压过程包含板料的弹塑性变形、制件与模具零件的接触碰撞与摩擦等，使冲模的设计计算较复杂[3]。随着计算机技术和有限元理论方法的快速发展，有限元数值模拟计算成为研究金属板材冲压成形的重要方式[4]，在冲压成形过程中，摩擦系数对板材冲压成形过程中的受力状态计算具有重要的影响，是影响冲压成形缺陷的重要输入参数[5]。目前，板材成形过程仿真中摩擦系数大多按常数处理，且多数采用库伦摩擦定律仿真。在塑性成形中，正压力一般大于制件材料的屈服应力，因此采用库伦摩擦模型求得的摩擦应力偏高，大于制件剪切屈服应力，使库伦摩擦模型的应用存在较大局限性。在某车型流水槽制件开发过程中，发现采用恒定摩擦系数分析时，仿真结果与实际制件不符，因此，考虑在成形仿真中采用动态摩擦系数，以提高其准确性[6,7]。

1 有限元模型

典型的冲压成形系统由板料、压边圈、拉深筋、凸模和凹模组成。成形过程中模具的刚度大于板料的刚度，且主要研究板料在冲压过程中的变形，故在数值模拟的接触摩擦问题处理中，将模具（凸、凹模）看作刚体，而将板料看作变形体。……