铝合金门盖包边工艺及产能提升研究

发布时间：2020-11-02 22:52

　　 目前,全球都面临着环境污染严重、能源短缺、汽车保有量增多等问题,为解决这些问题,轻量化技术开始逐步应用于汽车行业。轻质铝合金材料取代钢材在车身覆盖件上的使用不仅能降低车身质量,还能提升燃油效率。铝合金有密度较低,耐磨性和耐腐蚀性较好,强度高,成型性能好,硬度较高,抗热震性较高,模量较高,疲劳强度较高等特点,但是铝合金材料轻薄且加工过程易发生拉裂,这就对铝合金车身覆盖件的连接工艺提出了更高的要求。近年来,传统包边工艺已经不能跟上汽车行业发展的步伐,国外汽车企业车身覆盖件的连接工艺多采用机器人滚边技术。于是,本文通过有限元分析法和实验验证相结合的方法,对铝合金车身覆盖件的机器人滚边工艺进行研究。本文基于薄板件成型的力学理论基础,使用ABAQUS软件建立了平面-直线的机器人滚边模型,对滚边过程中板件的受力和变形进行了研究,讨论了 TCP-RTP、圆角半径、滚轮直径等参数对滚边质量的影响,为滚边参数的设置提供建议。采用正交实验法优选滚边参数。分析了TCP-RTP、圆角半径、滚轮直径对滚边质量(缩进涨出)的影响,分析发现圆角半径是显著影响因素,TCP-RTP影响次之,滚轮直径影响最不明显。搭建机器人滚边实验平台,对铝合金滚边成型特性进行了验证,设置两组实验,讨论了不同TCP-RTP、滚边力对滚边质量的影响,对比分析了实验结果和仿真结果。比较了钢板件和铝合金板件成型特点,验证了铝合金板件应用于车身覆盖件的可行性。同时,机器人滚边效率相对较低,提升机器人滚边效率也是一个重要的课题,本文结合实际生产现场,以某车型发动机盖为例,使用ROBCAD软件搭建发动机盖机器人滚边岛,在保证产品质量的前提下,通过合理布局机器人数量、优化机器人运动轨迹的方法提升机器人滚边效率,使该车型发动机盖生产线生产节拍提升至30JPH,满足工厂产能要求。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U466
【部分图文】：

铝量达到３４．６５ｋｇ，２００１年单车用铝量达到１１２．５ｋｇ。目前，据统计国外平均单车用铝量??达１６０－１８０?ｋｇ；预计到２０２０年，北美汽车平均用铝量达到２１０ｋｇ［３７］。近年来，欧美汽??车行业单车用铝量趋势如图２．１。??２００??????１８０??１８０?■??ａ?１６０?ＩＳＯ?Ｉ??＾?１４０?１３３?．?＇■??ｉ．丨：．：??ｇ麵纖國國圏國國國醒??１９４１?１．９７１?１９９０?２０ＣＫ）?２００１?２００２?２０１Ｂ?２０１５?２０１７??年份??图２．１欧美单车用铝量??目前，美国、日本、德国是车用铝合金最多的国家。国外采用全铝车身的大多为中??高级轿车，如特斯拉Ｍｏｄｅｌｓ的车身９５％以上采用铝材，德国奥迪Ａ８，日本的ＮＸＳ等??６??

金材料的循环回收再加工再利用。随着轻量化技术的的逐步推进，其最主要的铝合金材??料的应用率就逐年上升，有数据显示，在２００９年至２０１７年，国内错合金部件的总产量??从３３５万吨增长至７９２．２万吨，如图２．２。预计２０１８年中国铝合金累计产量将突破９００??万吨，国内越来越多汽车企业将铝合金材料应用到汽车车身。２０１６年国内汽车用铝３００??万吨，２０２０年有望达到６５０万吨，年增速２０％以上。目前，国内自主品牌汽车平均用??铝量约为１１０ｋｇ，预计到２０２０年，我国汽车平均用铝量达到１９０?ｋｇｌＷ。??９００??Ｑ?８００??％?７００?—?—?Ｉ??ｉｉｉｉｉｉｌｌｌｌ??２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??年份??图２．２中国铝合金铸件产量??随着技术的进步，短短几年，我国的汽车用铝量数量增多，技术升级，相关研究得??以应用。２０１６年，国产凯迪拉克ＣＴ６成为国内第一款拥有全铝车身并投放市场的汽车，??其车身用铝覆盖量高达６２％。同年，车身用铝拟盖量高达７５％的全新捷豹ＸＦＬ实现批??量生产。上汽荣威也成为第一个使用铝合金材料来做发动机罩盖内外板的自主品牌。随??着技术的进一步发展，２０１７年，蔚来纯电动ＳＵＶ－ＥＳ８车型整体用铝率高达９６．４％，除??汽车车身外

能满足汽车车身覆盖件、结构件的性能需求，广泛应用于汽车行业。汽车不同部位??会选用不同系列的铝合金材料，不同系列的铝合金材料也有其自身的特性。目前在汽车??上使用较多的是２０００系列、５０００系列、６０００系列和７０００系列［３＜ＭＱ］，如图２．３。??图２．３铝合金件在车身中的应用??２０００系列铝合金主要成分是Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ，主要用于汽车结构件，汽车结构件包括横??纵梁、底盘等，如图２．４。汽车结构件是一体的，一定程度上关系着汽车使用过程中的??安全，这就需要结构件材料有足够的强度和硬度，良好的可塑性。而２０００系列铝合金??具有较高的强度，良好的可锻造性、可热处理化的特点。刚好符合汽车结构件的性能需??求。??图２．４汽车结构件示意图??５０００系列铝合金主要成分是Ａｌ－Ｍｇ。这一系列由于镁是其主要合金元素，沉淀相形??核相对困难，热处理过程不能对其进行强化，只能采用加工硬化的方式提高力学性能。??总的来说，５０００系列的铝合金具有密度低，抗拉强度高，延伸率高的特点。但冲压包边??８?
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本文编号：2867694