超高强度热冲压A柱加强板影响因素多目标优化

发布时间：2020-05-18 17:44

【摘要】：热冲压技术是将传统的热处理技术与冷冲压技术相结合而得出的最新的成形技术产物,且近几年来发展迅猛。不仅在学术领域有诸多进展,同时在工程问题的应用方面也有了长足的进步。本文从热冲压工艺、热塑性变形原理等方面入手,通过有限元模拟结果选择较优的成形方案,再结合BBD试验和遗传算法对热冲压数值模拟的工艺参数进行优化;并对热冲压零件的金相组织和力学性能方面进一步做了研究。本文的研究内容如下:本文首先分析了热冲压A柱加强板的成形工艺,重点研究不同成形方案对A柱加强板成形质量的影响,确定了较好的模具结构方案,有效地控制了A柱加强板的起皱和开裂缺陷。基于优化的热冲压成形方案,对车身A柱加强板进行数值模拟分析,为零部件总体成形效果的后续优化做铺垫。基于三维有限元分析模型,本文采用二阶响应面模型与多目标遗传算法结合的方式对热冲压A柱加强板的工艺参数进行优化。首先通过选取上下模的压边力、初始温度和摩擦系数作为工艺参数变量,以成形淬火工序后零件的最大增厚率和最大减薄率作为评判成形质量的目标,设计Box-Behnken试验设计。借助有限元模型来获得试验数据,建立起工艺参数与成形质量目标之间的二阶响应面模型,通过结合遗传算法来实现热冲压A柱加强板的工艺参数多目标优化,获取最优参数组合。将最优参数组合输入Autoform仿真软件所得到的模拟值与响应面做出的预测值做对比,两者误差极小,充分验证了响应面模型预测的准确性。为保证多目标优化后的工艺参数满足A柱加强板的成形标准,接下来对按照此工艺生产的零件进行金相组织的检验,在金相显微镜下可以观察到其组织由初始的珠光体加铁素体组织变成了板条状马氏体组织,由此推断其力学性能也发生了改变。再分别对5个零部件进行拉伸试验取样,进行抗拉强度的测量,实验发现成形后零件的屈服强度可达到1500MPa。通过本课题的研究表明,有限元模拟技术、多目标优化技术和实验验证的组合可以应用于热冲压零件的生产,并且能够有效地提高零件的成形质量,缩短整车和零件研发制造周期,该技术思路可为汽车轻量化的实现及高性能零部件的量产提供理论依据与技术支持。
【图文】：

热冲压,零部件,汽车

超高强钢热冲压 A 柱加强板影响因素多目标优化通过冲压成形与冷却淬火过程后的板材，其抗拉强度在室温可到 1500MPa，远远高于传统的冷冲压零件，从而可以实现以更轻薄的零件设计达到远超压零件碰撞性能的目标。随着近年来热成形工艺的不断提高，热冲压超高强板在各式车身结构件中的应用越来越多，如图 1.1[4]。

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图 1.2 热冲压钢板加热方式Fig 1.2 Heating type of blank高强度钢零件成形的各个因素，，热冲压这一技术目直接成形和间接成形[26-28]，如图 1.3 所示。直接成炉内进行加热，使板材达到较高温度，随后迅速转在短时间内完成成形，并通过模具进行淬火。直接的零件，零件仅需一道工序便可成形，节省了时制造汽车前后保险杠等汽车零部件。但是热冲压工组织改变等因素互相影响的过程，采用直接成形淬，可能造成某些车身零部件的局部变形太大，零件下降太快，成形尚未完成时，就已经下降至奥氏体动性迅速降低，在成形的过程中造成局部缩颈破坯料完成淬火之后，转移到其它工位对其冲孔和
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466

【参考文献】