某汽车前纵梁前梁连接板复合成形工艺优化

发布时间：2020-05-24 19:23

【摘要】：为顺应节能减排的需要,汽车轻量化技术的应用成为了汽车制造行业的重要发展方向。汽车轻量化要求减轻车身重量的同时确保其安全性,所以各种质量轻强度高的高强度钢板被开发出来,越来越多的企业使用高强度钢板制造汽车的车身、覆盖件以及关键结构件。某汽车的前纵梁前梁连接板是其边梁式车架部位的一个零件,需要承受汽车车架的载荷要求,而且需要一定的刚度。该零件原采用厚度为2.0mm的冷轧钢SPCC作为材料,为达到减轻车身重量的目的,改用高强度钢板SPFC440,其厚度为1.2mm,但是在冲压成形工序过程中容易产生暗裂甚至破裂。本文以前纵梁前梁连接板为研究目标,利用金属板材冲压成形的有限元仿真方法,建立前纵梁前梁连接板三维模型,模拟仿真冲压的变形过程,分析板料厚度变化云图、成形极限图;运用正交试验分析得到最佳工艺参数,以消除暗裂现象,提高产品合格率。文章在阐述高强钢运用于车身件制造的现状、冲压成形的缺陷以及有限元仿真理论的基础上,建立前纵梁前梁连接板三维模型,导入Autoform软件,生成前纵梁前梁连接板的有限元分析模型,进行网格划分,设置压料面和工艺补充面。建立前纵梁前梁连接板的模拟冲压过程,重点分析了四个影响因素:摩擦力、压边力、冲压速度以及模具间隙对冲压过程的影响,得到了零件变薄区域,采用正交试验法对四个因素的各水平进行组合试验分析,得到的最优组合参数:模具间隙为1.25mm,摩擦系数0.15,压边力440KN,冲压速度0.85m/s。根据正交试验得到的组合工艺参数,进行模具的设计以及试验验证。试验中根据正交试验结果设置模具的间隙,降低模具型腔的表面粗糙度并充分润滑,冲压时调整压边力和冲压速度,试验的结果显示产品的减薄率降低到了17.5%。提高了前纵梁前梁连接板的生产质量和生产效率。论文的仿真分析的结果、试验结果以及试验过程对其他的类似零件的冲压生产具有一定的参考价值。
【图文】：

零件的实物图和三维模型图如图3-1 所示。产品为汽车前纵梁处的板件，分为一左一右两个部分，板料尺寸为290 mm 420mm 1.2mm，材质为 SPFC440，制件的生产要求为：制件需要较好的刚度和符合焊装的形状，不得有暗裂、破裂、起皱，最大减薄率不得大于 20%，

图 3-2 零件总成图3.3 数据处理和成形预设3.3.1 数据导入本文产品是在 UG 软件中完成的零件设计，在进行模拟仿真前，需要将格式变换，再导入到 Autoform 软件中进行，Autoform 软件作为主要的分析软件，兼容多种格式的文件，一般使用 IGES 格式，由于 Autoform 软件分析必须识别的零件是片体，所以 UG 在转换时，必须对实体零件进行面选取，然后以 IGES 格式保存为片体，UG 选取的面是外表面还是内表面都可以。Geometry generator窗口是 Autoform 软件关联 CAD 系统 的界面，其内部有 PartDesigner 和DieDesigner 两个部分，，即零件设计和模面设计，不仅可以对导入零件进行设置，而且可以进行快速的工艺设计和模具参数设置。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466

【参考文献】

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本文编号：2678871