近年来，随着轨道交通事业的飞速发展和轨道车辆制造水平的提高，一些高性能金属材料如不锈钢等被用于轨道车辆车体的制造。与传统的碳钢车体相比，不锈钢车体具有重量轻、抗腐蚀性好、使用寿命高、外形美观、易于维修、降低能耗等突出优点，特别适合于以绿色环保为主题的城市轨道交通的发展要求，因此具有极好的发展前景。采用不锈钢车体已成为未来城市轨道车辆生产制造的发展趋势。

　　不锈钢车体制造的关键技术之一是车体不锈钢结构件的拉弯成形技术。这些结构件如车顶弯梁、立柱等都由不锈钢板型材经拉弯工艺弯曲成形，具有长度大、壁厚小、截面形状变化大等特点，成形工艺复杂，成形难度很大，成形过程中很容易出现起皱、截面形状畸变、轮廓形状精度因回弹而超差等缺陷，而且目前不锈钢车体采用表面不涂装工艺，对车体制造精度要求很高，因此对这些车体：006―03―17基金项目：吉林省科技发展计划项目（20050303）金属板材塑性加工技术研究地址：吉林大学南岭校区辊锻所，PS2FPS2F概念模块机器模块离散化，转化为GDO文件，输入PS2F概念模块，同时输入成形方向、工艺数据以及材料的性能数据，然后进行拉弯工艺模拟计算模拟结果可以给出应变分布状况、成形力和延伸率随弯曲角度的变化状况、回弹预测结果等数据，同时可以计算出型材坯料尺寸、拉弯模具型面轮廓线的几何数据等。实际应用中要根据模拟结果对工艺参数优化，以消除可能出现的起皱、回弹量大等缺陷。获得最佳工艺方案后，便可输出坯料长度以及截面尺寸以指导下料，输出模具型面各轮廓线的GDO几何数据，将GDO数据转化成CAD文件后便可进行模具的数控加工。PS2F的机器模块的计算首先需要调入PS2F概念模块下生成的模拟结果的PSF文件，然后再输入拉弯机信息、模具位置和坯料夹持等相关信息，经计算后便可生成直接用于驱动数控拉弯机进行拉弯成形的数控程序。该软件集成了数量庞大的拉弯成形经验数据，模拟预测精度高，而且计算速度快，诸如轨道客车车顶弯梁等大型构件的拉弯成形模拟，从几何建模到最后生成数控拉弯程序的全过程耗时不足1h，非常适合于工业生产需要，是专门为拉弯成形工艺开发的专业模拟编程软件。

　　拉弯成形工艺数值模拟采用PS2F软件对北京地铁5号线不锈钢车体的车顶弯梁的拉弯成形进行模拟研究。是该构件的结构示意图。该构件材质为不锈钢，长度超过2 500mm轮廓形状精度要求非常局，误差在2000mm长度内要小于0. 5mm而且不允许有起皱等缺陷出现。初步工艺分析表明，该构件截面为开口截面，形状对称，截面高度H较大，而且截面壁厚很小，这种结构件在拉弯过程中很容易在小弯曲半径r处下底面出现起皱现象。另外，如果轴向拉力、弯角等拉弯工艺参数控制不好，就会出现很大的回弹量，很难满足轮廓形状精度要求。为此采用PS2F软件对该构件的拉弯成形进行了模拟。是应变沿型材长度方向上分布状况的模拟结果，可见最小应变出现在小r处，而且为负值，表明该处仍然受压，会出现起皱缺陷。因此必须调整工艺参数进行工艺优化，是工艺优化后应变沿长度方向上分布状十卜、事赛i§25.00制晷遥拉弯件结构示意图长度/mm况的模拟结果，在r处最小应变为0.45，表明该处是拉应变，因此不会出现起皱现象。最大应变也没有超过材料的拉伸极限应变，预测回弹量的最大值是3.947，这个量将在模具设计阶段模具型面轮廓线GDO文件生成环节中给予修改补偿。

　　拉弯成形工艺试制试验利用上述模拟优化后的结果加工了拉弯模具（见）并生成了拉弯机数控程序，在美国Cyril Bath公司生产的数控拉弯机V-75进行了拉弯试验。是成形件。测量结果表明拉弯件的最大轮廓形状误差出现在r弧段中圆圈标识处，其值在03~0.5mm而且在r处没有起皱现象发生，截面变形量也非常小，完全满足设计精度要求，因此可取消该构件后续调修工序，实现无调修作业，真正实现了该构件的高质量高精度拉弯成形。目前，该构件已经投入了批量生产。

　　不锈钢型材拉弯成形工艺是一项复杂的成形技术数值模拟技术是该工艺研究的有效手段。作为拉弯成形工艺模拟的专业软件，PS2F软件可以模拟优化拉弯成形工艺，设计拉弯模具，并能自动生成拉弯成形数控程序，直接驱动数控拉弯机进行拉弯成形。利用该软件对不锈钢型材的拉弯成形工艺进行模拟研究，并利用其生成的拉弯数控程序在数控拉弯机能够加工出高质量、高精度的不锈钢型材拉弯件。这表明，利用该软件的模拟优化数据，能够实现诸如车顶弯梁等不锈钢车体构件的高精度成形，既可以大大减少传统工艺方法中的修模试模次数，又能大幅度削减甚至消除对拉弯成形构件的调修量，从而大大提高生产效率，降低生产成本。研究结果表明，PS2F软件是型材拉弯模拟领域中一项非常有实用价值的高性能软件，是型材拉弯成形工艺研究的有利工具，也是进一步提高型材拉弯成形制品精度和质量的可靠保障。