副车架压胀成形工艺研究及模具的拓扑优化

发布时间：2017-09-13 21:29

  本文关键词：副车架压胀成形工艺研究及模具的拓扑优化

  更多相关文章： 液压成形 逆向工程 Dynaform数值模拟 管坯弯曲成形 拓扑优化

【摘要】：汽车的能耗与其重量有直接关系,为了节约能源和生产成本,汽车轻量化将是汽车生产制造的一种趋势。对于汽车零部件的制造,与传统的冲压、焊接工艺相比,采用管件液压成形工艺制造的汽车零件具有重量轻、加工工序少的优点。计算机数值模拟方法的出现也为成形工艺设计及其优化提供了强有力的工具。对于管件的液压成形工艺,成形的最大内压决定着液压机的规格和制造成本的大小。最大内压越大,成本越高。为了降低成形压力,本文利用Dynaform软件对前副车架采用压胀成形,即成形上模具向下合模的同时给管坯施加压力,仿真实验结果证明用该方法能够在只有25MPa的内压下成形出符合质量要求的副车架。首先利用CATIA逆向出了副车架几何模型,并根据几何模型获取了管坯规格及弯曲参数和供仿真所用的成形模具。其次,分析了弯曲参数对管坯壁厚减薄率的影响,得出了影响规律,进行回弹分析后,弯曲成形出了可供后续压胀成形的管坯。再次,根据计算出的55MPa理论屈服压力确定出加载路径区间,在该区间内选择最高压力为25MPa的加载曲线成形出了满足质量要求的副车架。最后,利用Optistruct优化驱动设计出了满足刚度、强度要求且质量最小的副车架成形模具工作台。
【关键词】：液压成形 逆向工程 Dynaform数值模拟 管坯弯曲成形 拓扑优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.324
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 管坯液压成形技术简介10-14
• 1.2.1 管坯液压成形原理10-11
• 1.2.2 管材液压成形特点11-12
• 1.2.3 管材液压成形技术的应用12-13
• 1.2.4 管坯液压成形常见的缺陷13-14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.4 副车架液压成形研究现状16
• 1.5 论文主要研究内容16-18
• 第2章 副车架管件弯曲成形工艺研究18-40
• 2.1 副车架逆向设计18-22
• 2.1.1 逆向工程技术18-19
• 2.1.2 基于CATIA的副车架逆向设计19-22
• 2.2 Dynaform软件简介22-24
• 2.2.1 Dynaform软件功能介绍22
• 2.2.2 求解器LS-DYNA介绍22-23
• 2.2.3 有限元模拟中的接触摩擦处理23-24
• 2.3 副车架弯曲工艺参数的确定24-33
• 2.3.1 副车架管坯外径、长度、材料、厚度的确定24-26
• 2.3.2 副车架弯曲模具组件相关参数的确定26-29
• 2.3.3 管坯弯曲回弹分析29-33
• 2.4 工艺参数对壁厚减薄率的影响33-37
• 2.4.1 弯曲半径对壁厚最大减薄率的影响34-35
• 2.4.2 助推模的推力对壁厚最大减薄率的影响35-36
• 2.4.3 芯棒伸出量对壁厚最大减薄率的影响36
• 2.4.4 摩擦系数对壁厚最大减薄率的影响36-37
• 2.5 管件弯曲成形结果分析37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第3章 副车架压胀成形理论分析及数值模拟40-57
• 3.1 液压成形理论分析40-47
• 3.1.1 基本假设40-41
• 3.1.2 屈服准则41-43
• 3.1.3 液压成形过程中的力学分析43-47
• 3.2 副车架压胀成形工艺研究47-56
• 3.2.1 成形质量的评价47-49
• 3.2.2 数值模拟压胀成形副车架49-52
• 3.2.3 加载路径区间的确定52-55
• 3.2.4 最终压胀成形结果55-56
• 3.3 本章小结56-57
• 第4章 副车架成形模具模板结构优化设计57-67
• 4.1 Optistruct优化理论57-59
• 4.1.1 Opti Struct优化简介57
• 4.1.2 Opti Struct拓扑优化数学模型57-58
• 4.1.3 Opti Struct中的制造约束及常用响应58-59
• 4.2 副车架成形模具模板的拓扑优化59-66
• 4.2.1 原始模具总成中的模板静力分析59-62
• 4.2.2 拓扑优化设置62-64
• 4.2.3 基于拓扑优化结果的几何二次设计64-65
• 4.2.4 优化前后结果对比分析65-66
• 4.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73

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本文编号：846011