皮卡B柱内板上段加强板的冲压工艺设计与回弹优化

发布时间：2017-10-14 19:10

  本文关键词：皮卡B柱内板上段加强板的冲压工艺设计与回弹优化

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【摘要】：为了满足汽车产业低能耗、轻量化、高安全性的发展趋势,高强钢已在汽车制造业中得到广泛的应用。汽车的零件大多为形状比较复杂的覆盖件,由于高强钢的强度与塑性是相互矛盾的,因此给覆盖件的冲压成形带来了很多问题,其中以怎样控制覆盖件的回弹问题最为突出,并给模具的设计与制造增加了难度。随着计算机技术及应用的迅速发展,运用Autoform仿真软件对板料冲压成形过程进行数值模拟并分析结果,通过优化成形工艺参数来控制缺陷的产生,保证产品设计的合理性,不仅缩短了研发周期,而且降低了生产成本。本文以皮卡B柱内板上段加强板为研究对象,主要研究内容分为三个方面:首先对采用B410LA/JSC590R低合金高强钢制造的皮卡B柱内板上段加强板进行了工艺分析,设计了两种成形方案:方案一,零件的曲面法兰设计在压料面上;方案二,零件的曲面法兰设计在拉延造型的凸模上。通过Autoform软件对该两种成形工艺方案进行数值模拟分析,成功的预测了两种方案在板料成形过程中可能存在的起皱、开裂和成形不足等缺陷,并进行综合比较:方案二优于方案一,且模拟结果得到生产的验证,生产出质量良好的零件。然后以最大回弹角为评价指标,选取了影响回弹的主要因素(压边力、冲压速度、摩擦系数和板料厚度)作为正交试验设计的因素,每个因素各有三个水平,最终获得了能将最大回弹角控制在最小的工艺参数组合,并通过正交试验的极差和方差分析可知,压边力和冲压速度是影响板料回弹的主要因素。另外,将统计分析得出的最优组合进行相应的验证,模拟的结果显示优方案对应的最大回弹角为2.15°,比正交表中的任一种参数组合所模拟的结果都要理想,板料的成形质量也得到了满足,所以正交试验设计的优化方案可行。最后在正交试验设计的基础上进一步优化,通过建立板料冲压成形回弹的径向基函数代理模型,运用Matlab优化工具箱中的fmincon函数对其优化求解,并且得出回弹的预测值为2.13°,将优化后的参数进行数值模拟验证,得出模拟值与预测值的误差为0.94%,板料的成形质量也得到了更好的满足,从而验证了所提方法的可行性。
【关键词】：皮卡B柱内板上段加强板 压料面 工艺参数 回弹 正交试验设计 径向基函数
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景11-12
• 1.2 高强钢的概况12-14
• 1.2.1 高强钢的定义与分类12-13
• 1.2.2 高强钢的种类13-14
• 1.3 高强钢冲压成形的缺陷及解决措施14-16
• 1.4 高强钢回弹控制的问题研究16-19
• 1.4.1 成形工艺控制研究现状16-18
• 1.4.2 模具型面补偿控制研究现状18-19
• 1.5 高强钢的国内外研究现状及发展趋势19-20
• 1.6 本文研究的主要内容20-21
• 第二章 高强钢冲压成形和回弹的数值模拟基本理论及其关键技术21-35
• 2.1 影响板料成形的主要因素22-24
• 2.1.1 材料性能参数对成形的影响22-23
• 2.1.2 工艺参数对成形的影响23-24
• 2.2 高强钢冲压成形的数值模拟基本理论24-29
• 2.2.1 有限元算法24-25
• 2.2.2 塑性成形屈服准则25-27
• 2.2.3 有限单元类型27-28
• 2.2.4 数值模拟中自适应网格划分技术28
• 2.2.5 数值模拟中接触与摩擦的处理28-29
• 2.3 板料回弹的数值模拟技术29-32
• 2.3.1 板料回弹数值模拟方法29-31
• 2.3.2 回弹的数值模拟算法31-32
• 2.4 影响板料回弹的主要因素32-33
• 2.5 Autoform数值模拟软件概述33-35
• 2.5.1 软件介绍33-34
• 2.5.2 Autoform软件特点34
• 2.5.3 Autoform软件应用流程图34-35
• 第三章 皮卡B柱内板上段加强板的冲压工艺设计35-44
• 3.1 皮卡B柱内板上段加强板的结构分析和工艺设计35-38
• 3.1.1 结构分析35-36
• 3.1.2 工艺分析与冲压方向确定36-37
• 3.1.3 压料面设计37-38
• 3.2 有限元建模38-41
• 3.2.1 压料面型面三维设计38-39
• 3.2.2 拉延筋设置39
• 3.2.3 建模条件选择39-40
• 3.2.4 有限元模拟40-41
• 3.3 结果分析41-43
• 3.3.1 成形极限图的分析41-42
• 3.3.2 变薄率图的分析42-43
• 3.3.3 实际生产的验证43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 基于Autoform的皮卡B柱内板上段加强板回弹正交优化分析44-52
• 4.1 正交试验设计的基本程序44-45
• 4.1.1 试验方案设计44-45
• 4.1.2 试验结果分析45
• 4.2 回弹的工艺参数正交优化45-50
• 4.2.1 试验目的以及试验的指标45-46
• 4.2.2 选因素、定水平、列因素水平表46
• 4.2.3 正交表的选取46-47
• 4.2.4 正交试验结果47
• 4.2.5 正交试验结果极差分析47-49
• 4.2.6 正交试验结果方差分析49-50
• 4.3 优方案的实验验证50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 基于径向基函数代理模型的皮卡B柱内板上段加强板回弹优化52-59
• 5.1 建立径向基函数近似代理模型52-56
• 5.1.1 设计变量的选取52-53
• 5.1.2 径向基函数代理模型建立53-56
• 5.2 基于Matlab优化工具箱进行参数优化及回弹预测56-58
• 5.2.1 Matlab软件概述56
• 5.2.2 回弹预测及验证56-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 后续展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文66

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本文编号：1032673