大型汽车覆盖件成形参数优化及模具结构优化设计研究

发布时间：2017-08-14 18:13

  本文关键词：大型汽车覆盖件成形参数优化及模具结构优化设计研究

  更多相关文章： 汽车覆盖件 拉延模具 有限元分析 多目标优化 结构优化

【摘要】：后地板是车身结构的重要组成部件,其主要起着支撑和减震作用,后地板的安全运行对汽车安全、平稳行驶具有重要影响。随着人们对车内空间和车身安全等方面的要求提高,大型后地板覆盖件的需求也日益增多。冲压模具是制造后地板覆盖件的重要工装设备,其设计周期、成本和成形质量密切的影响着车身研发、制造周期。同时,能源紧缺问题也使得控制模具成本显得较为重要。目前,汽车覆盖件的主要成形参数设计主要依靠反复修模方法以达到成形件质量改善,这极大地增加模具生产制造周期和制造成本;且传统模具的基体筋分布以及大小通常按冲压模具设计手册经验值进行设定,可能会造成模具结构刚度过剩、模具重量超大,增加模具制造成本。为了缩短大型后地板覆盖件模具的生产周期并减少制造成本,本文以某车型大型后地板覆盖件为研究对象,利用有限元模拟软件分析后地板拉延成形出现的成形缺陷,如拉裂、起皱、厚度不均等,设计并优化拉延成形工艺参数,通过生产试制得到了合格的后地板零件,并采用将冲压成形模拟与结构拓扑优化分析解耦的思路,运用拓扑优化技术对原拉延凸模的结构进行结构优化,设计出新的冲压模具结构。基于以上论文主要开展了以下几个方面的研究:(1)首先对后地板的零件结构特点进行分析,并进行了工艺补充设计、工序方案设计以及板料尺寸优化;(2)基于工厂经验参数建立了后地板拉延有限元模型,并根据模拟结果重点分析了后地板的成形极限图,并针对成形不均现象,采用引入拉延槛进行模拟分析,分析并对比了有无拉延槛时的成形极限图和厚度分布图;(3)建立了拉裂、起皱和厚度不均目标函数,以拉延槛高度、拉延槛圆角、压边力大小和凹模入口圆角为优化变量,以中心复合实验设计为基础,分别建立了后地板拉延成形过程中的拉裂、起皱和厚度不均的响应面代理模型。采用基于遗传算法的多目标优化技术进行工艺参数的自适应寻优,最终得到一组综合最优解:拉延槛高度,拉延槛圆角,压边力大小,凹模入口圆角,并将优化结果进行了有限元模拟验证,验证结果表明拉裂现象得到解决,且厚度不均情况显著改善;(4)采用所得优化参数进行模具的3D模型进行修正,并完成模具的加工制造、调试,试制得到了合格后地板零件;(5)基于后地板的拉延成形数值模拟结果,对其拉延凸模的受力情况进行分析、映射,并利用OptiStruct的拓扑优化技术,对模具结构进行优化,在优化结果的基础上设计出新模具结构。经结构分析得到,新结构相对原结构减重20%左右,同时保证变形在许可的范围内。这表明新设计模具结构优于原模具结构。
【关键词】：汽车覆盖件 拉延模具 有限元分析 多目标优化 结构优化
【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】：U466;TG38
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 汽车覆盖件的成形工艺10-13
• 1.2.1 汽车覆盖件的模具设计10-12
• 1.2.2 汽车覆盖件拉延模加工12-13
• 1.3 汽车覆盖件成形数值模拟分析技术13-19
• 1.3.1 覆盖件模具型面选取14-17
• 1.3.2 有限元算法及求解17-19
• 1.4 课题研究内容19-21
• 2 后地板成形工艺设计及成形模拟仿真21-33
• 2.1 零件结构特点21-24
• 2.1.1 工艺补充设计21-22
• 2.1.2 工序方案设计22-23
• 2.1.3 板料尺寸优化23-24
• 2.2 后地板成形工序建模及成形性分析24-29
• 2.2.1 拉延成形工序建模24-26
• 2.2.2 零件成形性分析及拉延槛设置26-29
• 2.3 后地板减薄分析29-33
• 3 基于响应面法的后地板成形多目标优化33-55
• 3.1 响应面法33-38
• 3.1.1 响应面法试验设计33-36
• 3.1.2 最小二乘法36-38
• 3.1.3 响应面建模方法的统计评价指标38
• 3.2 多目标优化设计38-41
• 3.2.1 选取优化变量38-40
• 3.2.2 目标函数的建立40-41
• 3.3 代理模型构建和精度分析41-50
• 3.3.1 试验水平设计41-42
• 3.3.2 中心复合实验设计42-43
• 3.3.3 构建响应面模型43-44
• 3.3.4 模型精度检验44-47
• 3.3.5 结果分析47-50
• 3.4 多目标算法寻优及验证50-55
• 3.4.1 参数多目标寻优50-51
• 3.4.2 优化结果验证51-55
• 4 模具的加工与调试55-61
• 4.1 模具制造55-56
• 4.1.1 模具材料的选择55-56
• 4.1.2 模具加工56
• 4.2 模具调试56-58
• 4.3 试制结果58-61
• 5 模具结构优化研究61-79
• 5.1 模具结构优化数值仿真技术62-70
• 5.1.1 OptiStruct的结构优化分析62-63
• 5.1.2 拓扑优化的数学模型63-67
• 5.1.3 优化模型的数值算法67-70
• 5.2 模具受力情况分析70-73
• 5.2.1 模具荷载选取70-71
• 5.2.2 成形结果映射71-72
• 5.2.3 模具受力分析72-73
• 5.3 优化模型的设置73-75
• 5.3.1 目标函数与约束条件73-74
• 5.3.2 优化模型设置74
• 5.3.3 优化结果74-75
• 5.4 模具优化结构结果分析75-79
• 5.4.1 优化后模具结构分析76-77
• 5.4.2 对比分析结果77-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 附录：攻读学位期间发表的学术论文87

【相似文献】

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1 吴伯杰,蒋志;汽车覆盖件拉延工艺补充面优化设计[J];锻压装备与制造技术;2004年06期

2 邵庆忠;;我国第一条汽车覆盖件生产线试制成功[J];锻压机械;1990年03期

3 沈启，

本文编号：674008