高强度钢板充液热成形数值模拟研究

发布时间：2018-07-21 15:04

【摘要】：现如今,汽车行业发展迅速,特别是绿色环保型汽车越来越受欢迎,节能型、环保型以及轻量化型汽车已经成为汽车行业发展的主要方向。板材充液热成形技术是在满足轻量化条件下而产生的一种先进成形技术,它兼具常温充液成形技术和热成形技术的优势,可以有效的提高成形件的质量。随着高强度钢板在车身方面需求的增加,对于其充液热成形性能的研究具有重要意义。本文运用有限元模拟软件Dynaform分别对平底筒形件和球底筒形件进行充液热成形数值模拟研究。对比分析了平底筒形件在常温充液与充液热成形时的极限拉深高度。分析了预胀压力、液室压力、板料成形温度和压边间隙等主要工艺参数对筒形件成形质量的影响。适当的预胀压力使筒形件在初成形时形成软拉延筋从而提高成形件的质量。合适的液室压力能够增大板料与凸模之间的有益摩擦,进而减少球底筒形件的底部和悬空区出现褶皱、破裂等现象。板料成形温度低易使球底筒形件悬空区部分出现材料堆积,过高会使材料发生软化,在保证零件质量的前提下应选取合理的成形温度。压边间隙可以控制筒形件法兰部分金属的流动,适当的模具间隙能够获得壁厚分布均匀的成形件。本文将Dynaform软件与响应面优化分析方法进行结合,对球底筒形件充液热成形工艺参数进行优化。选取液室压力、板料成形温度和压边间隙为设计变量,设计目标为成形后球底筒形件的最小壁厚值,基于Box-Behnken Design响应面优化分析,建立以最小壁厚值为目标函数的响应面模型。通过对回归方程的方差分析及F检验,确定了模型的一组最优参数。将模型所预测的最优参数进行有限元数值模拟,并将模拟后得到的最小壁厚值与模型预测值进行对比,其误差率小于1%,进而验证了响应面模型的可靠性。
[Abstract]:Nowadays, the automobile industry develops rapidly, especially the green environmental protection automobile is more and more popular, the energy saving, the environmental protection and the light weight automobile have become the main direction of the automobile industry development. Liquid filled hot forming technology is an advanced forming technology which can meet the requirement of light weight. It has the advantages of both normal temperature liquid filling forming technology and hot forming technology, which can effectively improve the quality of forming parts. With the increasing demand of high strength steel plate in body, it is of great significance to study the hot forming property of high strength steel sheet. In this paper, the finite element simulation software Dynaform is used to simulate the hot forming of cylindrical and spherical cylindrical parts respectively. The limit drawing height of flat-bottomed cylindrical parts during liquid-filled and liquid-filled hot forming at room temperature is compared and analyzed. The influence of the main process parameters such as preexpansion pressure, liquid chamber pressure, sheet metal forming temperature and blank holder clearance on the forming quality of cylindrical parts was analyzed. Due to the proper preexpansion pressure, soft drawing bars are formed during the initial forming of the cylindrical parts, thus improving the quality of the forming parts. The suitable pressure of liquid chamber can increase the beneficial friction between sheet metal and punch, and then reduce the appearance of fold and fracture in the bottom and suspension zone of cylindrical parts with spherical bottom. The low forming temperature of sheet metal can easily make the material pile up in the hanging area of the cylindrical part with the ball bottom, and the material will soften when the material is too high. The reasonable forming temperature should be selected on the premise of ensuring the quality of the parts. The blank holder clearance can control the flow of metal in cylinder flange, and a uniform wall thickness distribution can be obtained with proper die clearance. In this paper, the Dynaform software is combined with the response surface optimization analysis method to optimize the process parameters of liquid-filled hot forming of spherical cylindrical parts. The pressure of liquid chamber, forming temperature of sheet metal and blank holder clearance are selected as design variables. The design goal is the minimum wall thickness of cylindrical parts formed with spherical bottom. Based on Box-Behnken Design response surface optimization analysis, a response surface model with minimum wall thickness as objective function is established. By means of variance analysis and F test of regression equation, the optimal parameters of the model are determined. The finite element numerical simulation of the optimal parameters predicted by the model is carried out, and the minimum wall thickness obtained by the simulation is compared with the predicted value of the model, and the error rate is less than 1, which verifies the reliability of the response surface model.
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306

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本文编号：2135908