某SUV顶盖冲压工艺及组织性能的研究

发布时间：2017-03-27 23:03

  本文关键词：某SUV顶盖冲压工艺及组织性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽车覆盖件是汽车车身的主要零件之一,覆盖件冲压工艺水平与产品质量的高低在汽车制造中具有举足轻重的地位。众所周知,我们所知道的大部分汽车覆盖件和结构件都是薄板冲压钣金件。为了提升覆盖件的冲压质量,本文以汽车顶盖为研究对象,一方面应用三维有限元分析软件Autoform开展了其冲压成形过程的模拟,分析了成形工艺参数对成形结果的影响,另一方面对汽车顶盖的性能与组织进行了实验研究。对覆盖件的冲压成形来说,拉延成型是最为关键的工序,拉延件的质量将直接影响后续工序的制造质量。本文主要结论如下:(1)开展几何建模、优化网格划分、选择合理的边界条件和材料模型等,建立了汽车顶盖冲压成形过程的有限元模型,对其拉深成形过程进行了数值模拟仿真。将模拟预测的厚度数据与实测的厚度数据进行对比,验证了有限元模型的准确性与可靠性。基于模拟结果分析了材料在冲压成形过程中的流动情况、成型极限图(FLD)、潜在缺陷的分布与形成原因。(2)针对现有汽车顶盖结构设计中部分位置会出现变形不充分问题,提出了加强筋结构的优化方案。开展了结构优化后的冲压成形模拟,结果表明变形不充分问题得到有效改善。本文提出的加强筋结构优化方案不但能改进汽车顶盖的成型质量,对类似覆盖件的结构优化也有参考价值。(3)通过硬度测试,对汽车顶盖成形后的力学性能分布进行了分析;模拟抗凹陷性能实验表明,该DC05拥有优良的抗凹陷能力,板料冲压变形较小(减薄率小)的部位其抵抗凹陷的能力越弱,且板材的TD方向表现为更强的抵抗宏观断裂的能力。(4)应用EBSD技术对冲压前后试样不同位置的组织进行表征,得到了关于织构、晶界演变和取向差的信息。DC05特深冲板材在不同冲压变形状态下均得到了强的{111}//ND纤维织构,且其织构组分{111}110和{111}112的取向密度均在10%以上,{111}织构是有利于深冲性能的织构,钢中{111}织构组分越强,深冲性能越优,因此该DC05顶盖的各个变形状态下均有良好的深冲性能。减薄越大,即冲压变形量越大的地方,平均晶粒尺寸越小,同时晶粒的小角度晶界(15°)晶界的比例也变大,大角度晶界变小,平均取向差也变小。由于晶粒尺寸越小,材料屈服强度越高,因此该DC05顶盖,随减薄率的增大,材料屈服强度越高,塑性越好。
【关键词】：成形数值模拟 汽车顶盖 结构优化 冲压成形工艺 电子背散射衍射
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG386;U466
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-24
• 1.1 引言8
• 1.2 覆盖件冲压成形8-9
• 1.2.1 汽车覆盖件8-9
• 1.2.2 板料冲压成形9
• 1.3 汽车用冲压薄钢板9-11
• 1.3.1 汽车板分类9-10
• 1.3.2 汽车用冲压薄钢板研究现状10-11
• 1.4 汽车覆盖件拉延成形有限元数值模拟11-17
• 1.4.1 金属塑性成形有限元理论11-16
• 1.4.2 汽车覆盖件拉延成形数值模拟研究现状16-17
• 1.5 汽车覆盖件质量评价及成形性能影响因素17-21
• 1.5.1 成形质量评价指标17-18
• 1.5.2 材料性能参数对拉延成形性能的影响18-20
• 1.5.3 工艺参数对拉延成形性能的影响20-21
• 1.6 课题研究意义及内容21-24
• 1.6.1 研究意义21-22
• 1.6.2 研究内容22-24
• 2 工艺分析24-38
• 2.1 顶盖成形难点与缺陷防治24-27
• 2.1.1 顶盖结构及成形特点24
• 2.1.2 典型缺陷及其防治24-27
• 2.2 顶盖冲压成形工艺设计27-37
• 2.2.1 顶盖造型及冲压成形方案27-30
• 2.2.2 顶盖拉延工艺设计30-37
• 2.3 本章小结37-38
• 3 汽车顶盖拉延成形数值模拟38-54
• 3.1 AUTOFORM软件介绍38-39
• 3.2 拉延成形有限元模型的建立39-43
• 3.2.1 模拟方案39
• 3.2.2 几何模型建立与导入39-40
• 3.2.3 材料模型的建立40-41
• 3.2.4 边界条件41-43
• 3.3 模拟验证与测量结果分析43-44
• 3.4 成形模拟结果分析44-50
• 3.4.1 顶盖尾部变形区（A区）分析46-48
• 3.4.2 顶盖前部变形区（B区）分析48-49
• 3.4.3 顶盖中部变形区（C区）分析49
• 3.4.4 顶盖侧面变形区（D区）分析49-50
• 3.5 基于模拟结果的顶盖结构改进50-52
• 3.5.1 结构改进方案50
• 3.5.2 改进结果比较50-52
• 3.6 本章小结52-54
• 4 汽车顶盖组织性能研究54-70
• 4.1 实验材料54-55
• 4.2 实验内容及方法55-58
• 4.2.1 抗凹陷能力测定55-56
• 4.2.2 硬度试验56-57
• 4.2.3 EBSD组织观察57-58
• 4.3 力学性能研究58-63
• 4.3.1 表面硬度分析58-60
• 4.3.2 抗凹陷能力分析60-63
• 4.4 拉延成形组织演变及分析63-69
• 4.4.1 铁素体晶粒取向分布情况63-65
• 4.4.2 减薄率对铁素体晶粒尺寸的影响65-67
• 4.4.3 减薄率对晶粒取向差的影响67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 结论70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-77

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