轿车非典型U形件冲压成形工艺和模拟研究

发布时间：2017-05-15 15:21

  本文关键词：轿车非典型U形件冲压成形工艺和模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：众所周知，汽车行业是冲压成形行业的最大市场之一。由于冲压工艺具有生产效率高、尺寸一致性好、原材料消耗低等优点，所以轿车上的许多结构件广泛采用冲压工艺制造。如今我国的汽车行业迅猛发展，这就为冲压行业带来了一个蓬勃发展期。汽车冲压件生产中采用了大量的冷冲压工艺来适合汽车冲压件多品种、大批量生产的需要。在中、重型汽车中，大部分覆盖件如车身外板、一些承重和支撑件如车架、车厢等汽车零部件都是汽车冲压件。由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其冲压方法多种多样。冲压工序可分为四个基本工序即冲裁、弯曲、拉深、局部变形。复杂冲压件的成形，其板料变形区往往是几种基本工序的复杂组合。 将板料毛坯、棒料、管材和型材弯成具有一定曲率、一定角度和形状的冲压成形工序称之为弯曲。弯曲工艺在汽车车身制造中应用很广，如组成客车车身骨架的各种形状的梁就是用型材弯曲成形的。弯曲的过程实质上就是金属板料的弹塑性变形过程。因此，在弯曲时，除了要考虑到有改变金属形状的塑性变形以外，同时还必须注意伴随有弹性变形的存在。当外加弯矩卸去后，弹性变形立即消失，它要消除一部分弯曲的效果而使变形物体的形状和体积有所改变，其弯曲件的形状和尺寸都发生与加载时的变形方向相反的变形。这就导致弯曲后最终成形的零件的尺寸、角度等与模具的几何形状有偏差，几何精度下降，这种现象叫做回弹。弯曲必然伴随着回弹，回弹降低了零件的尺寸精度，对后续的装配焊接等带来麻烦，增加了校形工作量。随着汽车轻量化方向的发展，高强度钢板和铝合金越来越多的被应用到汽车上，然而这些材料的性能和普通低碳钢相比有很大差异，导致由这两类材料冲压而成的汽车冲压件的回弹量远大于使用普通低碳钢板的冲压件，使回弹问题更加突出。对于弯曲成形而言，边界条件和几何形状较为简单，较容易进行回弹的研究。本文以U形冲压件为例，通过对其弯曲回弹进行数值模拟来指导生产，对提高冲压件的成形精度，减少制造成本等有实际意义。 本文属于科学前沿与交叉学科创新项目，是吉林大学的基本科研项目，主要针对汽车覆盖件成形质量的改善。本文主要研究内容如下：（1）以典型U形冲压件自由弯曲过程为研究对象，利用板料冲压成形模拟软件DYNAFORM对其弯曲成形过程进行数值模拟，主要讨论材料性能、相对圆角半径和模具间隙等因素对U形冲压件自由弯曲后回弹量的影响，为冷轧钢板和铝合金板材的弯曲回弹量提供了数值上的帮助。（2）利用模拟软件DYNAORM对某轿车上非典型U形冲压件的冲压成形工艺进行模拟。主要研究凸、凹模间隙、凸模速度，摩擦系数等因素对成形效果的影响。
【关键词】：U形件 弯曲 回弹 数值模拟
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG386;U466
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 选题依据及意义11-13
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 研究目的及意义11-13
• 1.2 板料冲压成形数值模拟技术国内外研究状况13-17
• 1.2.1 板料冲压成形有限元数值模拟技术的发展13-15
• 1.2.2 板料冲压成形回弹预测、控制方法研究现状15-16
• 1.2.3 板料成形有限元数值模拟的求解方法与软件16-17
• 1.3 基本研究内容及目标17-21
• 1.3.1 冷冲压成形工艺设计17-18
• 1.3.2 板料成形有限元模拟软件 DYNAFORM18-21
• 1.4 本章小结21-23
• 第2章 U 形件弯曲成形理论23-31
• 2.1 弯曲概述23-24
• 2.1.1 弯曲成形的基本理论23
• 2.1.2 板料弯曲时的应力应变状态23-24
• 2.2 弯曲件产生回弹现象的原因24-26
• 2.2.1 回弹现象的理论分析24-25
• 2.2.2 影响弯曲回弹的因素25-26
• 2.3 板料成形模拟的有限元理论26-30
• 2.3.1 板料冲压成形 CAE 分析系统26-29
• 2.3.2 板料回弹求解算法29-30
• 2.3.3 板料弯曲、回弹的模拟过程30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 U 形件自由弯曲有限元模拟31-43
• 3.1 日本冷轧碳素钢板介绍31-32
• 3.1.1 日本冷轧碳素薄钢板适用牌号31
• 3.1.2 日本冷轧碳素薄钢板的用途31
• 3.1.3 模拟材料的参数31-32
• 3.2 铝合金的介绍32-34
• 3.2.1 铝合金的性能32
• 3.2.2 铝合金的用途32-33
• 3.2.3 模拟材料的参数33-34
• 3.3 U 形弯曲模拟步骤34-35
• 3.4 弯曲回弹有限元分析35-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 非典型 U 形件成形数值模拟43-69
• 4.1 本章主要研究内容43
• 4.2 实验用材料43-44
• 4.3 实验方案44-45
• 4.4 胀形翻边工序45-59
• 4.4.1 实验步骤45-48
• 4.4.2 模拟结果分析48-56
• 4.4.3 回弹分析56-59
• 4.5 弯曲工序59-65
• 4.5.1 实验步骤59-60
• 4.5.2 模拟结果60-65
• 4.6 弯曲后回弹模拟65-67
• 4.7 本章小结67-69
• 第5章 结论69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77

【参考文献】

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本文编号：368148