轨道车辆车体侧立柱坯料冲裁工艺模拟研究

发布时间：2017-08-20 17:07

  本文关键词：轨道车辆车体侧立柱坯料冲裁工艺模拟研究

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【摘要】：轨道交通运输是我国非常重要的客货转运模式，对国民经济发展起着非常重要的作用。随着轨道交通快速发展，市场对轨道车辆的需求量大幅增加，对车辆的制造质量也提出更高要求。碳钢车是一种需求量很大的重要车型，但由于车辆制造技术尤其是车体零部件制造技术较为落后，其零部件制造质量普遍较差，严重影响整车的产品质量，降低竞争力。目前，掌握先进的车体零部件制造技术，提高车体零部件的产品质量已经成为车辆制造企业急需解决的问题。 侧立柱是碳钢车车体中一种非常重要的结构件，其生产工艺是先通过冲裁工艺制造坯料，然后再用模具压型工艺把坯料冲压成形获得成品件。但是由于生产技术落后，该构件的坯料存在冲裁断面质量差、毛刺大及月牙缺口轮廓精度差等问题，导致坯料压型后的成品件存在外缘直线度严重超差等诸多质量问题，而且长期没能解决，严重困扰着生产企业。针对这一问题，本文结合数值模拟和实验，对侧立柱坯料的冲裁工艺开展了深入研究，具体的研究工作及主要结论如下： 应用DEFORM-3D软件针对侧立柱坯料月牙缺口的冲裁过程进行了数值模拟研究，分析了凸、凹模间隙对冲裁断面质量以及毛刺尺寸的影响，通过对模拟所得出的毛刺大小和断面形貌对比分析，优化确定了获得较小毛刺的合理凸、凹模间隙为5%-8%料厚，并加以试验验证。 对侧立柱坯料月牙缺口轮廓缺陷进行了模拟优化。首先选取带有一组压窝区域的侧立柱特征段，建立了坯料的几何模型，应用Pam-stamp软件对坯料的模具压型工艺进行了模拟分析，检测成形件外缘直线度，，获得直线度的误差数据，并据此对月牙缺口轮廓线进行补偿修正，通过坯料压型模拟、成形件外缘直线度检测、月牙缺口轮廓线补偿修正，获得了优化的月牙缺口轮廓曲线数据，侧立柱成形件外缘直线度误差达到0.22mm，完全满足设计精度，同时也为月牙缺口冲裁模具凸、凹模的型面设计提供了理论数据。 运用本文研究提出的冲裁模具间隙数据和坯料月牙缺口轮廓曲线数据，开发设计了坯料冲裁试验模具，开展了坯料月牙缺口的冲裁实验，结果表明冲裁断面质量好，没有明显的毛刺，对坯料试验件进一步开展了冲压成形试验，获得的试验件外缘直线度误差仅为0.31mm，和模拟结果吻合良好，验证了本文模拟确定的坯料月牙缺口轮廓线的准确性和相关研究工作的正确性。
【关键词】：冲裁 模具间隙 数值模拟 侧立柱
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 车体侧立柱坯料冲裁工艺12-16
• 1.2.1 车体侧立柱生产流程简介12-15
• 1.2.2 车体侧立柱坯料冲裁工艺及常见缺陷15-16
• 1.3 国内外研究现状16-19
• 1.3.1 国外研究现状16-18
• 1.3.2 国内研究现状18-19
• 1.4 选题意义及研究内容19-21
• 1.4.1 选题的目的及意义19
• 1.4.2 主要研究内容19-21
• 第二章 冲裁分析基本理论21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 冲裁变形过程的工艺分析21-25
• 2.2.1 冲裁变形区受力情况分析21-23
• 2.2.2 冲裁的变形过程分析23-25
• 2.3 冲裁件的质量分析25-27
• 2.4 冲裁间隙对冲裁件质量的影响27-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 侧立柱坯料冲裁断面质量缺陷及其影响因素研究31-53
• 3.1 引言31
• 3.2 DEFORM-3D 软件简介31-33
• 3.3 侧立柱坯料月牙缺口冲裁数值模拟33-39
• 3.3.1 侧立柱月坯料牙缺口冲裁有限元模型建立33-35
• 3.3.2 模拟参数设置35-39
• 3.3.3 冲裁数值模拟计算过程39
• 3.4 冲裁数值模拟结果分析39-46
• 3.4.1 冲裁间隙对毛刺的影响40-44
• 3.4.2 冲裁间隙对冲裁断面的影响44-46
• 3.5 冲裁实验验证46-50
• 3.5.1 冲裁实验材料及方案46-47
• 3.5.2 冲裁间隙对冲裁断面质量的影响47-50
• 3.6 本章小结50-53
• 第四章 坯料月牙缺口冲裁轮廓线模拟优化53-69
• 4.1 引言53-55
• 4.2 PAM-STAMP 软件简介55-56
• 4.3 侧立柱坯料月牙缺口轮廓线模拟优化56-67
• 4.3.1 坯料几何模型建立56-58
• 4.3.2 有限元模型的建立58-62
• 4.3.3 弯曲成形模拟及坯料轮廓线优化62-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第五章 实验研究69-77
• 5.1 引言69
• 5.2 坯料月牙缺口冲裁试验模具设计69-71
• 5.3 实验研究71-73
• 5.4 实验结果分析73-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第六章 结论与展望77-79
• 参考文献79-85
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果85-87
• 致谢87

【参考文献】

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本文编号：707810