铝合金板材冲压成形数值模拟及变压边力技术研究
发布时间：2021-10-05 12:32
汽车工业的快速发展以及能源危机的加剧,对汽车的轻量化目标提出越来越高的要求,近年来,汽车轻量化已成为汽车工业发展的主要趋势之一。铝合金具有比强度高、耐蚀性好、可回收性好、成形性好等优点,目前已成为汽车轻量化技术中最理想的材料之一,广泛的应用于汽车车身结构的设计和制造中,对于此类车身结构件的生产,一般采用冲压成形的方式进行加工。本文以5052铝合金方盒形件精确冲压成形为研究对象,首先通过拉伸试验获得5052铝合金材料的性能和参数,绘制应力应变曲线,考虑材料的各向异性,建立常温下材料的本构模型（Hollomon模型、Johnson-Cook模型和Swift模型）,并对模型进行验证,通过对比分析可知,Swift模型能够较好的贴合试验数据。其次,分析方盒件的冲压成形过程,针对方盒件冲压成形的缺陷问题,进行冲压成形试验,试验结果表明压边力低于15KN时易产生起皱缺陷,压边力超过35KN时会发生破裂缺陷;利用专业冲压成形数值模拟软件Dynaform,建立了5052铝合金方盒件冲压成形的数值仿真模型,并通过试验验证了该模型的有效性。随后,以减薄率、厚度分布图、成形极限图为评价指标,研究了不同的工艺参...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥迪A8全铝车身骨架
高，材料抗塑性变形和划痕的能力较差，工件易碰伤和夹坏；铝合金弹性模量较小，易产生较大的弹性变形，不易获取高的加工精度；由于铝合金材料的膨胀系数较大，导致其具有很严重的热胀冷缩现象，这对于要求精度较高的零件加工来讲是十分不利的。1.2.2金属材料变压边力成形技术研究现状针对变压边力成形技术中所产生的问题，国内外研究学者进行了大量的研究，从上世纪80年代起便开始研究变压边力装置，目前压边力的加载方式可分为恒定加载方式、递增型加载方式、递减型加载方式、Λ型加载方式、V型加载方式和脉动加载方式，如图1.2所示。图1.2压边力加载方式
第2章5052铝合金拉伸试验与本构方程7第2章5052铝合金拉伸试验与本构模型2.1单向拉伸试验2.1.1材料及性能单向拉伸试验可获取金属板料的强度、延伸率以及弹性和塑性等方面的力学性能参数，本试验采用的是2.0mm厚5052铝合金板料，其主要合金元素为镁元素，占合金总数的2.2%～2.8%。由于5052铝合金成形加工性能良好和抗腐蚀性能良好，因此被广泛应用于飞机油箱、交通车辆以及船舶的钣金件制造中。其化学组成成分和力学性能如表2-1和表2-2所示。表2-15052铝合金的化学成分AlMgSiMnZnCrFeCu95.7-97.72.2-2.80.250.10.10.15-0.350.40.1表2-25052铝合金的力学性能参数拉伸强度/MPa屈服强度/MPa断后伸长率/%数值173～244≥7012从板料中切出符合实验要求尺寸的试样，拉伸试验所需试验件尺寸如图2.1所示，根据国家标准，试验件的切割规格为205mm×30mm。由于5052铝合金存在各向异性，且各向异性是影响仿真和冲压试验的主要因素，因此在设计拉伸试验件的时候就不能只考虑一个方向，使用电火花切割机分别沿着轧制方向0°、45°和90°进行切割，为了保证切割后的试验件边缘平整光滑，将所有的试验件进行砂纸打磨。图2.1拉伸试样尺寸2.1.2试验设备与结果试验设备选用微机控制电子万能试验机，如图2.2所示，该设备型号为WDW-100E，最大试验力为100KN，拉伸行程可达600mm，使用拉伸试验机在位移控制条件下以三种不同的应变速率（0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1）进行拉伸试验，每一种应变速率分别对应着三个角度（0°、
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈车身铝合金板冲压工艺和模具注意事项[J]. 王猛,李森,刘庆,刘东,杜敏. 汽车工艺与材料. 2019(08)
[2]航空航天用脉冲激光焊接5052-H32铝合金薄板的外观、显微组织和力学性能（英文）[J]. T.E.ABIOYE,H.ZUHAILAWATI,S.AIZAD,A.S.ANASYIDA. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(04)
[3]5052铝镁合金板材胀形性能研究及数值模拟[J]. 郭瑞东,薛松,邓爱林,刘稆. 锻压技术. 2019(02)
[4]新能源汽车铝合金冲压轻量化技术[J]. 张生林. 设备管理与维修. 2018(17)
[5]各向异性材料流动应力模型研究[J]. 刘国承,王超,宋燕利,薛鹏举. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[6]铝合金材料在车门冲压成形工艺优化研究[J]. 张支亮. 世界有色金属. 2018(07)
[7]汽车冲压板材铝合金的应用[J]. 谢朋飞,宋贵锋,路东东. 汽车工程师. 2018(04)
[8]冲压速度对铝合金板成形性的影响[J]. 陈炜,吴浩,杨伟龙,沙询. 热加工工艺. 2017(19)
[9]不同压边力加载模式对盒形件拉深成形的影响[J]. 罗昱,胡建华,陈昶,沙海. 锻压技术. 2016(07)
[10]7075铝合金流变压铸数值模拟及实验研究[J]. 房元明,徐骏,高志华,张志峰. 稀有金属. 2017(11)
博士论文
[1]不同预变形不同应变速率铝合金板材变形行为及应用研究[D]. 金飞翔.机械科学研究总院 2017
硕士论文
[1]铝合金汽车车门冲压成形工艺研究[D]. 廖仲伍.湖北工业大学 2017
[2]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[3]车用A5052铝合金与DP 600高强钢电阻点焊研究[D]. 陈建斌.重庆大学 2017
本文编号：3419745
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥迪A8全铝车身骨架
高，材料抗塑性变形和划痕的能力较差，工件易碰伤和夹坏；铝合金弹性模量较小，易产生较大的弹性变形，不易获取高的加工精度；由于铝合金材料的膨胀系数较大，导致其具有很严重的热胀冷缩现象，这对于要求精度较高的零件加工来讲是十分不利的。1.2.2金属材料变压边力成形技术研究现状针对变压边力成形技术中所产生的问题，国内外研究学者进行了大量的研究，从上世纪80年代起便开始研究变压边力装置，目前压边力的加载方式可分为恒定加载方式、递增型加载方式、递减型加载方式、Λ型加载方式、V型加载方式和脉动加载方式，如图1.2所示。图1.2压边力加载方式
第2章5052铝合金拉伸试验与本构方程7第2章5052铝合金拉伸试验与本构模型2.1单向拉伸试验2.1.1材料及性能单向拉伸试验可获取金属板料的强度、延伸率以及弹性和塑性等方面的力学性能参数，本试验采用的是2.0mm厚5052铝合金板料，其主要合金元素为镁元素，占合金总数的2.2%～2.8%。由于5052铝合金成形加工性能良好和抗腐蚀性能良好，因此被广泛应用于飞机油箱、交通车辆以及船舶的钣金件制造中。其化学组成成分和力学性能如表2-1和表2-2所示。表2-15052铝合金的化学成分AlMgSiMnZnCrFeCu95.7-97.72.2-2.80.250.10.10.15-0.350.40.1表2-25052铝合金的力学性能参数拉伸强度/MPa屈服强度/MPa断后伸长率/%数值173～244≥7012从板料中切出符合实验要求尺寸的试样，拉伸试验所需试验件尺寸如图2.1所示，根据国家标准，试验件的切割规格为205mm×30mm。由于5052铝合金存在各向异性，且各向异性是影响仿真和冲压试验的主要因素，因此在设计拉伸试验件的时候就不能只考虑一个方向，使用电火花切割机分别沿着轧制方向0°、45°和90°进行切割，为了保证切割后的试验件边缘平整光滑，将所有的试验件进行砂纸打磨。图2.1拉伸试样尺寸2.1.2试验设备与结果试验设备选用微机控制电子万能试验机，如图2.2所示，该设备型号为WDW-100E，最大试验力为100KN，拉伸行程可达600mm，使用拉伸试验机在位移控制条件下以三种不同的应变速率（0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1）进行拉伸试验，每一种应变速率分别对应着三个角度（0°、
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈车身铝合金板冲压工艺和模具注意事项[J]. 王猛,李森,刘庆,刘东,杜敏. 汽车工艺与材料. 2019(08)
[2]航空航天用脉冲激光焊接5052-H32铝合金薄板的外观、显微组织和力学性能（英文）[J]. T.E.ABIOYE,H.ZUHAILAWATI,S.AIZAD,A.S.ANASYIDA. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(04)
[3]5052铝镁合金板材胀形性能研究及数值模拟[J]. 郭瑞东,薛松,邓爱林,刘稆. 锻压技术. 2019(02)
[4]新能源汽车铝合金冲压轻量化技术[J]. 张生林. 设备管理与维修. 2018(17)
[5]各向异性材料流动应力模型研究[J]. 刘国承,王超,宋燕利,薛鹏举. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(08)
[6]铝合金材料在车门冲压成形工艺优化研究[J]. 张支亮. 世界有色金属. 2018(07)
[7]汽车冲压板材铝合金的应用[J]. 谢朋飞,宋贵锋,路东东. 汽车工程师. 2018(04)
[8]冲压速度对铝合金板成形性的影响[J]. 陈炜,吴浩,杨伟龙,沙询. 热加工工艺. 2017(19)
[9]不同压边力加载模式对盒形件拉深成形的影响[J]. 罗昱,胡建华,陈昶,沙海. 锻压技术. 2016(07)
[10]7075铝合金流变压铸数值模拟及实验研究[J]. 房元明,徐骏,高志华,张志峰. 稀有金属. 2017(11)
博士论文
[1]不同预变形不同应变速率铝合金板材变形行为及应用研究[D]. 金飞翔.机械科学研究总院 2017
硕士论文
[1]铝合金汽车车门冲压成形工艺研究[D]. 廖仲伍.湖北工业大学 2017
[2]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[3]车用A5052铝合金与DP 600高强钢电阻点焊研究[D]. 陈建斌.重庆大学 2017
本文编号：3419745
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