后车门铰链加强件成形数值模拟研究

发布时间：2017-05-14 04:08

  本文关键词：后车门铰链加强件成形数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽车工业在我国占有举足轻重的地位,其关键性技术主要是汽车零件成形与模具结构设计。汽车覆盖件形状复杂且尺寸轮廓大,在冲压成形过程中容易出现起皱、破裂、变形不足以及回弹等缺陷。随着现代科技的发展,计算机技术逐步应用于生活各个方面,在汽车零件成形工艺和模具结构设计中使用最广泛的是数值模拟技术。使用该技术可在进行生产之前对成形件进行模拟,找出合理的冲压工艺后再进行加工生产,从而缩短生产周期,节约成本。本文首先介绍了板料成形数值模拟技术的理论基础,包括屈服准则、本构关系以及单元理论。接着利用Autoform软件进行后车门铰链加强件的冲压成形数值模拟研究,对零件成形过程中产生的缺陷做了相关说明,并对其成形工艺进行了优化,从而消除了缺陷,主要研究工作如下:(1)在前处理阶段分析了工艺性,确定了冲压方向,设计了工艺补充面,建立了有限元模型。研究了材料性能和成形工艺参数对后车门铰链加强件成形质量及回弹的影响,结果显示:在成形同样形状的零件时,钢板所需成形力要大于铝合金,但成形性能却优于铝合金。此外,增大摩擦系数和压边力,减小模具间隙有利于减小后车门铰链加强件的回弹,但可能会使零件减薄过大,降低成形质量。本文在保证零件成形质量的情况下,适当增大压边力可有效控制板料流动,不仅能防止零件起皱,而且可以减小回弹。(2)根据初次拉延模拟结果,分析产生成形缺陷的原因及解决措施,由于成形过程中未使用拉延筋,导致加强件出现拉深不足、起皱等缺陷。针对以上问题,在零件周围设置相应拉延筋,虽然各缺陷都有所减少,但减少区域较小,而且回弹量也比较大。最后,确定了成形件冲压工艺参数为:摩擦系数0.15,压边力600KN,模具间隙1.66mm,冲压速度取软件默认参数1000mm/s。后车门铰链加强件的成形缺陷消除,该方案有效可行。(3)对拉延成形后的后车门铰链加强件分别进行卸载回弹和修边冲孔回弹模拟,分析了部分区域回弹量较大的原因和修边冲孔后回弹减小的原因,结果表明:零件整体成形性能良好,无需进行回弹补偿。(4)根据模拟分析的结果制定了适当的冲压工艺方案,并对后车门铰链加强件所用拉深模具进行了设计和制造。根据零件的形状特点和实际生产加工情况,进行试验验证,使用优化后的方案生产出了合格的产品,表明通过有限元数值模拟技术可以有效预测并控制成形零件的成形缺陷及回弹,从而提高产品设计效率和成形质量。
【关键词】：汽车覆盖件 数值模拟 冲压成形 回弹 拉延筋 模具设计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466;TG38
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 汽车覆盖件成形特点及质量要求13-15
• 1.2.1 汽车覆盖件冲压成形特点13-15
• 1.2.2 汽车覆盖件质量要求15
• 1.3 板料冲压成形研究方法15-16
• 1.3.1 实验法16
• 1.3.2 理论解析法16
• 1.3.3 有限元数值模拟法16
• 1.4 板料冲压成形缺陷分析16-18
• 1.4.1 拉裂17
• 1.4.2 起皱17-18
• 1.4.3 回弹18
• 1.5 板料成形与回弹控制的研究现状18-21
• 1.5.1 国外对板料成形与回弹控制的研究现状18-19
• 1.5.2 国内对板料成形与回弹控制的研究现状19-21
• 1.6 本课题的研究意义和研究内容21-23
• 1.6.1 研究意义21
• 1.6.2 研究内容21-23
• 第2章 板料成形有限元基本理论23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 有限元的基本概念23-24
• 2.3 有限元理论基础24-26
• 2.4 单元技术26-27
• 2.4.1 薄膜单元26
• 2.4.2 实体单元26
• 2.4.3 壳单元26-27
• 2.5 板料成形有限元方程求解法27-29
• 2.5.1 动态显式算法27-28
• 2.5.2 静态隐式算法28
• 2.5.3 动态显示和静态隐式两种算法的比较28-29
• 2.6 Autoform模拟软件介绍29-31
• 2.6.1 Autoform软件特点29-30
• 2.6.2 Autoform计算流程30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 第3章 后车门铰链加强件冲压成形数值模拟33-63
• 3.1 引言33
• 3.2 车门铰链加强件介绍33-34
• 3.3 加强件工艺流程34
• 3.4 铰链加强件有限元模型的建立34-39
• 3.4.1 确定冲压方向35-36
• 3.4.2 压料面的生成及工艺补充36-38
• 3.4.3 工具的定位38
• 3.4.4 板料的生成38-39
• 3.5 材料性能的影响39-41
• 3.6 各个工艺参数的影响及确定41-54
• 3.6.1 摩擦系数的影响及确定41-45
• 3.6.1.1 摩擦系数对加强件成形的影响42-43
• 3.6.1.2 摩擦系数对加强件回弹的影响43-45
• 3.6.1.3 摩擦系数的确定45
• 3.6.2 压边力的影响及确定45-50
• 3.6.2.1 压边力的初步设定45-46
• 3.6.2.2 压边力对加强件成形的影响46-48
• 3.6.2.3 压边力对加强件回弹的影响48-50
• 3.6.2.4 压边力的确定50
• 3.6.3 模具间隙的影响及确定50-54
• 3.6.3.1 模具间隙对加强件成形的影响50-52
• 3.6.3.2 模具间隙对加强件回弹的影响52-54
• 3.6.3.3 模具间隙的确定54
• 3.6.4 冲压速度的确定54
• 3.7 拉延筋的影响54-61
• 3.7.1 无拉延筋情况下的模拟54-56
• 3.7.2 加载拉延筋情况下的模拟56-61
• 3.7.2.1 拉延筋种类56-57
• 3.7.2.2 拉延筋处理方法57
• 3.7.2.3 模拟结果分析57-61
• 3.8 本章小结61-63
• 第4章 后车门铰链加强件回弹模拟63-75
• 4.1 引言63
• 4.2 回弹理论63-65
• 4.2.1 回弹产生机理63-64
• 4.2.2 回弹影响因素64-65
• 4.2.3 回弹控制方法65
• 4.3 铰链加强件回弹模拟分析65-74
• 4.3.1 回弹模型65-66
• 4.3.2 各工序回弹模拟分析66-74
• 4.3.2.1 拉延工序回弹模拟分析66-69
• 4.3.2.2 修边冲孔工序回弹模拟分析69-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第5章 模具结构设计与实验75-89
• 5.1 引言75
• 5.2 工艺方案的确定75
• 5.3 模具材料选择75-76
• 5.4 拉延模具设计流程76
• 5.5 拉延模具设计要点76-79
• 5.5.1 确定压料面及冲压方向77
• 5.5.2 确定模具结构及导向方式77-78
• 5.5.3 确定毛坯形状、尺寸及进行定位78
• 5.5.4 确定拉延筋形式及布置78
• 5.5.5 拉深件出模方式78
• 5.5.6 确定压边力和成形力78-79
• 5.6 后车门铰链加强件拉深模具设计79-86
• 5.6.1 拉深模具的典型结构79-80
• 5.6.2 拉深凸凹模设计80-83
• 5.6.2.1 模具各部分壁厚80-81
• 5.6.2.2 凸模结构设计81-82
• 5.6.2.3 凹模结构设计82-83
• 5.6.3 压边圈设计83-84
• 5.6.4 定位装置设计84-85
• 5.6.5 总装配图85-86
• 5.7 实践应用86
• 5.8 实验结果86-87
• 5.9 本章小结87-89
• 第6章 结论与展望89-91
• 参考文献91-97
• 致谢97

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