汽车拉弯件概况（种类、材料、发展及研究现状

汽车拉弯件概况（种类、材料、发展及研究现状

1.汽车拉弯件的种类及其发展

拉弯工艺是型材弯曲成形的重要方法。它可以有效减少回弹。达到提高成形精度的目的。因此在飞机、汽车弯曲件成形中得到了广泛应用。

汽车工业是国民经济的支柱产业，零部件采用型材符合运载工具轻量化、节能的要求。汽车车体中大量的结构件如门框、窗框、弯梁、侧柱、流水檐、车身外饰条、行李架等为均型材弯曲成形。随着拉弯技术的不断发展，以铝挤压型材为主体的框架结构将获得很好的发展前途。

2.汽车拉弯件材料及其发展

目前用作汽车拉弯件的材料主要有碳素结构钢、低碳合金钢以及不锈钢。随着全球对环境保护的重视，世界各国都在积极推进车身、车体主要部位的铝材化。在保持与钢铁制件同样的抗冲击强度条件下，采用铝合金材料可以显著地减轻车身重量，降低使用成本。铝型材空间框架结构零部件数量少，生产周期短，全生命周期成本低，与钢车身相比可减重40%～50%，且具有较高安全性，可吸收碰撞时的能量，最大限度地保护乘员安全。

目前在汽车工业中，铝合金型材主要用于汽车保险杠等安全部件，而最引人注目的是铝合金型材空间框架车身结构。这些零件的特点是将直型材弯曲到最终要求的复杂形状，并满足尺寸精度要求，可以采用压弯、滚弯、绕弯和拉弯等多种弯曲方法，还可以在封闭截面型材腔内加气压，以减少截面畸变和回弹。

3.型材拉弯研究现状

关于型材的拉弯研究虽有悠久的历史，但复杂异形截面型材拉弯成形研究目前尚处于起步阶段。国外研究集中在挪威科技大学、美国德克萨斯大学、德国艾尔兰根大学以及法国雷诺、德国奥迪、美国通用等大型汽车公司。国内研究刚刚起步，燕山大学在成型设备方面有了许多成果，北京航空航天大学与法国雷诺（Renault）汽车公司合作，于2002年起采用数值模拟和实验方法开始进行铝合金车身型材拉弯的研究工作。

型材种类繁多，截面形状多种多样，同种型材的厚度和力学性能分散性比较大。同板材拉弯成形相比，型材拉弯除了也存在起皱、拉裂和回弹等现象外，还存在着截面畸变和非对称截面型材易产生的纵向扭曲等特殊问题，中性层内移问题也很突出。目前拉弯成型性的研究迫切需要解决以下两个关键技术问题：①合理确定拉弯成型过程中的工艺参数；②准确预测拉弯零件的回弹量。

在实际生产中，拉弯模具修正量及工艺参数的确定主要依赖实际经验或通过试错法来解决，即根据经验反复调整修模量，改变主拉力、侧压力、补拉力等工艺参数，有时还需进行多次预拉弯及热处理，最终成形后还要进行人工校形。这种方法成本高、时间长，形状精度难以保证。随着产品加工精度的日益提高，近/净成形的要求逐步增加，数字化设计制造也对拉弯成形工艺提出了新的要求，传统的拉弯成形工艺已不能满足现代生产的需要。随着科技的进步，技术的不断的革新，特别是CAD/CAE技术的不断发展，大型CAD通用软件为拉弯模具的设计提供了强大的技术支持。在CAD软件环境下，可以得到零件的一些有效的几何信息，例如通过几何分析功能，可以得到整条曲线的曲率分布及其大小，可以检查曲面的质量，为用户开发自己专用的CAD系统提供了技术支持。CAE在型材拉弯成型工艺中的应用使技术人员可以更直观地观察到型材的动态成形过程，以及每个瞬时材料的应力、应变、位移分布。通过这些基本数据，可以得出型材的成形性能，并结合其力能参数来调整模具的参数和成形工艺，修改模具的型面，调整回弹量。CAE技术已经成为型材拉弯成形中十分重要的工具，然而它在实际中的应用却受到诸多因素的限制。要准确地对拉弯过程进行数值模拟，就必须精确描述工件材料的力学性能，合理确定边界条件，同时能准确地处理拉弯中的各种非线性问题。此外，还要求使用者具有一定的理论基础、掌握相关的软件知识并对生产工艺有相当的了解。其中的任何一个环节出现失误都将导致分析的结果和实际情况的偏差。因此有必要对拉弯机理进行深入的研究，结合CAE技术，确定拉弯工艺参数对工件成形质量的影响规律，使成形后的零件具有合理的校形余量，从而提高汽车和飞机拉弯件的质量，加速汽车和飞机拉弯件的国产化进程。

本文节选自中国锻压协会“冲压技术丛书”《汽车冲压件制造技术》。本书从多层面、多角度阐述冲压技术涉及的产品、材料、工艺、模具、设备、生产实例，及其相互关系与各自发展。力求以综合性、典型性、纲目化、实用性和新颖性的风格与特点，为冲压业界各方面的读者都带来阅读价值。希望本套丛书能够成为助力冲压企业取得更大进步和发展的良师益友，成为中国冲压行业迈向更大辉煌的阶梯。