工艺参数对AA5754铝合金板材温成形回弹影响研究

发布时间：2017-10-01 23:19

  本文关键词：工艺参数对AA5754铝合金板材温成形回弹影响研究

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【摘要】：在资源和环境的制约下,汽车轻量化成为了当前汽车行业的发展趋势,而车身轻量化是汽车轻量化的关键技术。铝合金由于其质量轻、储量充足、制备简单、回收率高等优势,成为了车身轻量化的理想材料。但是,铝合金在室温条件下的塑性变形能力较差,深冲时存在严重的回弹问题,影响零件的几何形状和尺寸精度。为了改善零件回弹,铝合金板材的温成形工艺应运而生了。本文首先采用理论解析法,研究了板料在拉深成形过程中的的应力应变状态,并对圆筒温拉深切环实验进行数值模拟,将模拟结果与实验结果进行对比。其次,采用正交试验设计与数值模拟相结合的方法,对温成形过程中铝合金圆筒拉深件在不同工艺参数下的回弹特性进行研究,确定了使回弹最小的优化方案,并对其进行了数值模拟验证。最后,基于回归正交试验设计,对圆筒温拉深切环实验进行数值模拟,建立了铝合金温成形过程中板料成形初始温度、摩擦系数、压边力、凹模圆角半径以及凸凹模间隙与制件回弹之间的回归模型。通过回归模型进行回弹预测,并将预测结果分别与相同工艺条件下的实验结果和数值模拟结果进行对比。研究结果表明：(1)数值模拟的回弹结果与实验结果比较接近,说明数值模拟结果可靠,有限元模型建立正确。(2)铝合金温成形过程中,板料成形初始温度对圆筒拉深件回弹影响的显著性水平最高,其次分别为压边力、凹模圆角半径、凸凹模间隙以及摩擦系数,而冲压速度及凸模圆角半径的显著性水平很低,影响几乎可以忽略。(3)在一定的工艺参数范围内,圆筒拉深件的回弹量随着板料成形初始温度、压边力和摩擦系数的增大而减小,随着凹模圆角半径的增大先增大后减小,而随着凸凹模间隙的增大先减小后增大。(4)通过回归模型可以说明,工艺参数间的交互作用是可以忽略的,板料成形初始温度、摩擦系数、压边力和凹模圆角半径对制件回弹均有显著影响,且影响效应具有较好的可加性。(5)回弹的回归预测结果与相同参数组合下的实验结果及数值模拟结果比较接近,说明回归模型可信度高,能准确地反映温成形工艺中铝合金制件回弹与工艺参数之间的关系。
【关键词】：铝合金 温成形 回弹 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 汽车用轻量化铝合金概述10-16
• 1.1.1 汽车轻量化技术的发展10-11
• 1.1.2 铝合金的特性及其分类11-13
• 1.1.3 铝合金在汽车上的应用13-16
• 1.2 铝合金温成形工艺的简介及发展现状16-19
• 1.2.1 铝合金温成形工艺简介16-18
• 1.2.2 铝合金温成形工艺的发展现状18-19
• 1.3 回弹研究现状19-20
• 1.4 主要研究内容20-22
• 2 回弹的产生机理与数值模拟基础理论22-38
• 2.1 回弹的产生机理22-27
• 2.1.1 弯曲变形的应力应变状态22-24
• 2.1.2 弯曲回弹的原因24-26
• 2.1.3 控制回弹的措施26-27
• 2.2 回弹的数值模拟基础理论27-37
• 2.2.1 单元类型27-28
• 2.2.2 本构模型28-31
• 2.2.3 接触与摩擦31-32
• 2.2.4 热力耦合分析理论32-36
• 2.2.5 有限元算法36
• 2.2.6 回弹过程模拟算法36-37
• 2.3 本章小结37-38
• 3 圆筒拉深理论解析及其回弹的数值模拟38-53
• 3.1 圆筒拉深理论解析38-42
• 3.1.1 圆筒拉深成形过程38-40
• 3.1.2 圆筒拉深过程中板料内的应力应变状态40-42
• 3.2 圆筒温拉深切环实验42-44
• 3.2.1 实验材料42
• 3.2.2 实验方案和结果42-44
• 3.3 圆筒温拉深切环实验的数值模拟方法44-52
• 3.3.1 有限元模型的建立44-47
• 3.3.2 数值模拟方案47-48
• 3.3.3 数值模拟结果48-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 工艺参数对AA5754铝合金温成形回弹的影响53-64
• 4.1 多因素多水平试验设计方法53-54
• 4.1.1 全面试验设计53
• 4.1.2 正交试验设计53-54
• 4.1.3 均匀试验设计54
• 4.2 基于数值模拟的正交试验设计54-57
• 4.2.1 正交试验设计方案与模拟结果54-55
• 4.2.2 正交试验结果分析55-57
• 4.3 工艺参数对制件回弹的影响规律57-62
• 4.3.1 板料成形初始温度对制件回弹的影响57-58
• 4.3.2 冲压速度对制件回弹的影响58
• 4.3.3 摩擦系数对制件回弹的影响58-59
• 4.3.4 压边力对制件回弹的影响59-60
• 4.3.5 凸模圆角半径对制件回弹的影响60
• 4.3.6 凹模圆角半径对制件回弹的影响60-61
• 4.3.7 凸凹模间隙对制件回弹的影响61-62
• 4.3.8 工艺参数的优化62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 基于回归正交试验设计和数值模拟的铝合金温成形回弹特性分析64-73
• 5.1 试验方法的确定64-65
• 5.2 回归模型的建立和检验65-70
• 5.2.1 回归模型的建立65-68
• 5.2.2 回归模型的检验68-70
• 5.3 回归模型的验证70
• 5.4 回归预测与数值模拟的比较70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

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本文编号：956247