车身覆盖件冲压成型数值模拟及回弹控制研究
发布时间：2021-07-25 21:31
随着汽车保有量的逐年增加,汽车工业进入一个由高速增长转向高质量增长的新时代。而汽车高质量最直观地体现在车身覆盖件上,在它的冲压过程中存在诸多成型缺陷,其中回弹缺陷最难控制。目前,国内外科研学者已经对板料冲压成型进行了广泛研究,但对于大型铝合金车身覆盖件的成型仍存在诸多难题。本文以某车型左前车门外板零件为研究对象,对其进行冲压成型数值模拟。通过工艺参数多目标优化及回弹补偿对模拟结果中的缺陷进行修复,以满足生产要求。根据板料冲压成型基本理论,对车门外板结构特点进行分析,制订了全工序冲压成型方案。运用DYNAFORM软件对其进行拉延成型模拟及后处理分析。通过分析不同拉延筋布置方案的成型模拟结果,获得最适合该零件拉延成型的拉延筋布置方式;并在此基础上,对四种不同6xxx铝合金材料的成型性进行了研究,为选材提供了参考。选取对成型影响较大的四个工艺参数（压边力、摩擦系数、最大分段筋阻力、凹模圆角半径）设计中心复合试验。依托试验数据建立二阶响应面模型,分析了单一变量及多变量交互对成型质量的影响。通过NSGA-Ⅱ遗传算法进行车门外板成型工艺参数多目标优化,获得一组帕雷托优化解集,为改进生产工艺提供了参...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014-2019年上半年全国汽车保有量Fig.1.1Nationalcarownershipinthefirsthalfof2014-2019
1第1章绪论1.1课题研究背景及意义汽车工业的实力直接关系到一个国家的综合实力，不难发现，往往汽车工业强大的国家，其经济实力也很强大，如：美国、日本和德国。改革开放以来，政府不断出台各种政策鼓励和支持汽车工业的发展，汽车工业经历了从简单模仿到自主创新，从小批量生产到大规模量产，为推动我国经济增长发挥了巨大作用。图1.12014-2019年上半年全国汽车保有量Fig.1.1Nationalcarownershipinthefirsthalfof2014-2019由图1.1可知，全国汽车保有量正逐年提升。如此多的机动车方便人民出行的同时，也带来了日益严重的尾气污染。研究发现，汽车质量减轻10％，油耗会降低大约7％[1]。随着中国第六阶段机动车污染物排放标准的实施，汽车制造行业的研究热点逐渐趋向于轻量化。图1.2蔚来ES8全铝合金车身Fig.1.2WeilaiES8allaluminumalloybody实现汽车轻量化的方法有：改进零部件的结构、采用先进生产加工工艺、选用新型轻质材料。铝合金在车身轻量化的应用极具前景，如：奥迪R8车型铝合金材料占整沈阳工业大学硕士学位论文
沈阳工业大学硕士学位论文2个车身结构材料成分的70％；捷豹XFL车型有高达75%的铝合金材料应用率。蔚来ES8车型采用全铝车身构架，如图1.2，白车身铝合金含量为96.4％。板料冲压成型方法具有低成本，高效率，节约资源等优势，被广泛应用于汽车生产制造中。据统计，大约60％～70％的车身零件是通过冲压工艺成型而来[2]。这些冲压零件不仅用作整车内部的组装零件，而且还用作整车外部的大型装饰零件，对整车的外观影响很大。图1.3为车身主要覆盖件分解图。图1.3车身主要覆盖件分解Fig.1.3Decompositionofmainbodyparts由于汽车工业日益激烈的竞争环境，以及消费者对车的能耗、性能、外观等诸多方面的高标准、严要求，因此提高车身覆盖件的成型质量、降低整车的研发周期、改进车身外形结构设计对企业来说格外重要。据统计，一个大型车身覆盖件的模具制造，会消耗22.6％的调试成本，花费约1-2个月的时间，这在很大程度上降低了生产效率，同时也会对产品的市场投放造成直接影响[3]。近年来，有限元数值模拟技术在大型车身覆盖件的成型模拟及模具开发中得到广泛应用，该技术能够模拟材料流动、预测成型质量、显示应力-应变分布等，从而保证产品质量、减少模具开发成本。但由于模拟过程中的工艺参数往往是通过经验来确定，导致难以判断所选工艺参数是否为最佳组合。优化技术的应用可以改善设计的不确定性，随着数学优化理论的不断完善，有限元模拟分析与优化技术相结合的方法在板料成型中得到了推广。1.2板料成型技术的发展板料的冲压成型过程实际上是一个涉及非线性的弹塑性力学问题，它同时包含有大位移、大变形以及大转动[4]。20世纪60年代初期，术语“有限元”最早由R.W.Clough在论文中第一次提出[5]。1967年，P.V.Marcal和I.P.Kingt两位学者对弹
【参考文献】：
期刊论文
[1]宏观弹塑性本构模型的研究进展[J]. 何维均,张士宏,程明,黄光杰,栾佰峰,刘庆. 塑性工程学报. 2015(03)
[2]飞机风挡玻璃弯曲成形回弹数值模拟[J]. 黄创盛,姚进. 机械设计与制造. 2010(12)
[3]一种变截面拉延筋新工艺及其在回弹控制中的应用[J]. 黄健梓,杨旭静. 科技导报. 2009(09)
[4]汽车覆盖件冲压有限元分析方法及其软件的应用[J]. 孙立君,黄敏飞,阮锋. 机电工程技术. 2005(02)
[5]一吨车前横梁冲压成形的仿真计算[J]. 徐成林,朱伟成,谢文才,崔有山,刘春伟. 哈尔滨工业大学学报. 2000(06)
[6]三维板料成形过程的数值模拟[J]. 叶又,彭颖红,阮雪榆. 上海交通大学学报. 1998(05)
博士论文
[1]板料多点成形回弹补偿方法及其数值模拟与实验研究[D]. 张庆芳.吉林大学 2014
[2]板料回弹控制的工艺参数优化和模面补偿技术的研究[D]. 阳湘安.华南理工大学 2011
[3]径向基函数模型在板料成形工艺多目标优化设计中的应用[D]. 安治国.重庆大学 2009
[4]板料冲压成形回弹理论及有限元数值模拟研究[D]. 张冬娟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]铝合金引擎盖外板冲压回弹控制及型面补偿研究[D]. 张少华.吉林大学 2018
[2]汽车后门外板冲压成形优化及其回弹分析[D]. 祝阳.江苏大学 2018
[3]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[4]汽车后背门内板成形性及回弹控制研究[D]. 戴程.合肥工业大学 2017
[5]汽车发罩外板冲压成形工艺参数优化及回弹补偿研究[D]. 胡亚男.江苏大学 2017
[6]汽车铝合金覆盖件冲压成型工艺设计[D]. 彭志明.湖南大学 2016
[7]汽车中地板加强板全工序冲压成形数值模拟[D]. 宋开跃.吉林大学 2016
[8]铝合金型材型面几何特征对绕弯成形的影响研究[D]. 李显.湖南大学 2016
[9]汽车覆盖件回弹计算及补偿方法的研究[D]. 展召彬.湖南大学 2016
[10]铝蒙皮件冲压成形数值模拟及回弹补偿的研究[D]. 雷娇娇.吉林大学 2016
本文编号：3302814
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
014-2019年上半年全国汽车保有量Fig.1.1Nationalcarownershipinthefirsthalfof2014-2019
1第1章绪论1.1课题研究背景及意义汽车工业的实力直接关系到一个国家的综合实力，不难发现，往往汽车工业强大的国家，其经济实力也很强大，如：美国、日本和德国。改革开放以来，政府不断出台各种政策鼓励和支持汽车工业的发展，汽车工业经历了从简单模仿到自主创新，从小批量生产到大规模量产，为推动我国经济增长发挥了巨大作用。图1.12014-2019年上半年全国汽车保有量Fig.1.1Nationalcarownershipinthefirsthalfof2014-2019由图1.1可知，全国汽车保有量正逐年提升。如此多的机动车方便人民出行的同时，也带来了日益严重的尾气污染。研究发现，汽车质量减轻10％，油耗会降低大约7％[1]。随着中国第六阶段机动车污染物排放标准的实施，汽车制造行业的研究热点逐渐趋向于轻量化。图1.2蔚来ES8全铝合金车身Fig.1.2WeilaiES8allaluminumalloybody实现汽车轻量化的方法有：改进零部件的结构、采用先进生产加工工艺、选用新型轻质材料。铝合金在车身轻量化的应用极具前景，如：奥迪R8车型铝合金材料占整沈阳工业大学硕士学位论文
沈阳工业大学硕士学位论文2个车身结构材料成分的70％；捷豹XFL车型有高达75%的铝合金材料应用率。蔚来ES8车型采用全铝车身构架，如图1.2，白车身铝合金含量为96.4％。板料冲压成型方法具有低成本，高效率，节约资源等优势，被广泛应用于汽车生产制造中。据统计，大约60％～70％的车身零件是通过冲压工艺成型而来[2]。这些冲压零件不仅用作整车内部的组装零件，而且还用作整车外部的大型装饰零件，对整车的外观影响很大。图1.3为车身主要覆盖件分解图。图1.3车身主要覆盖件分解Fig.1.3Decompositionofmainbodyparts由于汽车工业日益激烈的竞争环境，以及消费者对车的能耗、性能、外观等诸多方面的高标准、严要求，因此提高车身覆盖件的成型质量、降低整车的研发周期、改进车身外形结构设计对企业来说格外重要。据统计，一个大型车身覆盖件的模具制造，会消耗22.6％的调试成本，花费约1-2个月的时间，这在很大程度上降低了生产效率，同时也会对产品的市场投放造成直接影响[3]。近年来，有限元数值模拟技术在大型车身覆盖件的成型模拟及模具开发中得到广泛应用，该技术能够模拟材料流动、预测成型质量、显示应力-应变分布等，从而保证产品质量、减少模具开发成本。但由于模拟过程中的工艺参数往往是通过经验来确定，导致难以判断所选工艺参数是否为最佳组合。优化技术的应用可以改善设计的不确定性，随着数学优化理论的不断完善，有限元模拟分析与优化技术相结合的方法在板料成型中得到了推广。1.2板料成型技术的发展板料的冲压成型过程实际上是一个涉及非线性的弹塑性力学问题，它同时包含有大位移、大变形以及大转动[4]。20世纪60年代初期，术语“有限元”最早由R.W.Clough在论文中第一次提出[5]。1967年，P.V.Marcal和I.P.Kingt两位学者对弹
【参考文献】：
期刊论文
[1]宏观弹塑性本构模型的研究进展[J]. 何维均,张士宏,程明,黄光杰,栾佰峰,刘庆. 塑性工程学报. 2015(03)
[2]飞机风挡玻璃弯曲成形回弹数值模拟[J]. 黄创盛,姚进. 机械设计与制造. 2010(12)
[3]一种变截面拉延筋新工艺及其在回弹控制中的应用[J]. 黄健梓,杨旭静. 科技导报. 2009(09)
[4]汽车覆盖件冲压有限元分析方法及其软件的应用[J]. 孙立君,黄敏飞,阮锋. 机电工程技术. 2005(02)
[5]一吨车前横梁冲压成形的仿真计算[J]. 徐成林,朱伟成,谢文才,崔有山,刘春伟. 哈尔滨工业大学学报. 2000(06)
[6]三维板料成形过程的数值模拟[J]. 叶又,彭颖红,阮雪榆. 上海交通大学学报. 1998(05)
博士论文
[1]板料多点成形回弹补偿方法及其数值模拟与实验研究[D]. 张庆芳.吉林大学 2014
[2]板料回弹控制的工艺参数优化和模面补偿技术的研究[D]. 阳湘安.华南理工大学 2011
[3]径向基函数模型在板料成形工艺多目标优化设计中的应用[D]. 安治国.重庆大学 2009
[4]板料冲压成形回弹理论及有限元数值模拟研究[D]. 张冬娟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]铝合金引擎盖外板冲压回弹控制及型面补偿研究[D]. 张少华.吉林大学 2018
[2]汽车后门外板冲压成形优化及其回弹分析[D]. 祝阳.江苏大学 2018
[3]汽车铝合金后背门外板成形工艺优化及回弹控制[D]. 黄忠辉.江苏大学 2017
[4]汽车后背门内板成形性及回弹控制研究[D]. 戴程.合肥工业大学 2017
[5]汽车发罩外板冲压成形工艺参数优化及回弹补偿研究[D]. 胡亚男.江苏大学 2017
[6]汽车铝合金覆盖件冲压成型工艺设计[D]. 彭志明.湖南大学 2016
[7]汽车中地板加强板全工序冲压成形数值模拟[D]. 宋开跃.吉林大学 2016
[8]铝合金型材型面几何特征对绕弯成形的影响研究[D]. 李显.湖南大学 2016
[9]汽车覆盖件回弹计算及补偿方法的研究[D]. 展召彬.湖南大学 2016
[10]铝蒙皮件冲压成形数值模拟及回弹补偿的研究[D]. 雷娇娇.吉林大学 2016
本文编号：3302814
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yysx/3302814.html
