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商用车防护梁的绕弯成形关键技术研究

摘要

随着经济发展，商用车是全国货品转运的枢纽，是物流产业的重要一环，它

的作用无比关键。但商用车质量高，污染物排放量更多，行驶时惯性大，发生事

故可能造成的伤害更严重。对于商用车既要进行合理的轻量化设计又要提高碰撞

安全性能的研究显得尤为重要，所以基于此背景，研发出了同时符合以上要求的

以高强钢为材料的“日”字形截面商用车防护梁制件。“日”字形截面高强钢型

材可将高强钢的防撞性能和吸能特性发挥最大，而利用绕弯成形技术可低成本高

效率地使型材两端弯曲，良好成形为商用车防护梁。但高强钢塑性差，厚向异性

指数低，并且“日”字形截面结构复杂，在绕弯时会出现截面变形，外侧拉裂，

内侧增厚和起皱缺陷，极大地损害防撞性能。因而本文旨在对商用车防护梁的绕

弯成形关键技术进行研究，抑制绕弯缺陷，成形出产品质量优秀的商用车防护梁

制件，为防护梁制件的合理研发并实际生产提供一定的技术指导。

本文的主要研究内容与结论如下：

⑴介绍新型绕弯装置，描述其工作原理，并理论分析此装置有效减轻制件

外侧拉裂风险的合理性。依据绕弯工艺原理，基于有限元建模思想，建立出“日”

字形截面型材绕弯工艺有限元模型。

⑵定义能有效研究绕弯时制件产生截面变形和内侧增厚缺陷的表征方法。

探究弯曲半径，芯模的芯头个数和芯模与型材内侧间隙对截面变形和内侧增厚缺

陷的影响规律。结果表明：弯曲半径的增大可减轻弯曲变形程度，芯头数的增加

可扩大芯模对型腔的支撑范围，从而有效减轻缺陷，且型材的最大变形截面位置

与芯头个数有关。芯模与型材内侧间隙越大，截面宽度变化率越小，增厚率越大，

而截面高度变化率和支撑梁偏移量先减小后增大。

⑶利用正交试验分析，明确工艺参数对缺陷影响的主次关系，得到较好的

防护梁成形方案。结果表明：对宽度变化率，增厚率和支撑梁偏移量影响最大的

参数为弯曲半径，对高度变化率影响最大的参数为芯头个数。得到的工艺参数组

合方案是：弯曲半径640mm,间隙0.6mm，芯头的个数与弯曲半径有关，其最优

解可通过本文公式得出。

⑷针对内侧起皱缺陷：综合其他绕弯缺陷解决方法，合理地创新设计出新

型柔性芯。其应用提高了制件的弯曲段精度，并有效减轻截面变形，内侧增厚和

起皱缺陷。基于上述研究，最终实际生产出成形质量较好的防护梁制件。

⑸对合理研发并生产的商用车防护梁制件进行碰撞性能检测试验，结果表

明：制件的防撞性能和产品质量优异，符合国家标准要求，证明了本文商用车防

护梁制件总体研发思路的合理性。

关键词：

绕弯成形技术，商用车防护梁制件，绕弯缺陷，工艺参数，有限元模拟

ResearchontheKeyTechnologyofRotaryDrawBendingForming

ofCommercialVehicleProtectiveBeam

Abstract

Withthedevelopmentoftheeconomy,commercialvehiclesarethehubofgoods

transshipmentacrossthecountryandanimportantpartofthelogisticsindustry.Their

roleisextremelycritical.However,duetotheirhighquality,morepollutantemissions,

andlargeinertiawhendriving,accidentsmaybecaused.Theinjurywillbemoreserious,

soitisparticularlyimportantforcommercialvehiclestocarryoutreasonable

lightweightdesignandimprovethecollisionsafetyperformance.Basedonthis

background,thecommercialvehicleprotectivebeamw