汽车覆盖件成形数值模拟及拉延筋优化研究

【摘要】目前,汽车工业已经成为我国国民经济的几大支柱产业之一,它涉及到机械、电子、材料、能源、金融、交通等多个领域。汽车覆盖件的设计与制造是汽车工业的重点研究内容,因为它的设计研发和制造工艺水平直接影响着汽车的更新换代。汽车覆盖件在冲压成形过程中通常会出现破裂、起皱、回弹等成形缺陷,传统的试模法不仅费时费力,而且还可能会使模具报废,产品的质量稳定性也得不到保证。随着计算机技术的发展,数值模拟技术广泛应用于产品的质量控制校验和模具设计中,它不仅可以预测成形过程中可能出现的缺陷,还能根据成形结果对工艺参数等进行优化。CAE软件降低了生产成本的同时也缩短了产品的生产周期,大大提高了产品质量的稳定性和企业的市场竞争力。本文较系统论述了金属板料在冲压成形生产中常用的有限元理论,包括单元理论、屈服准则、接触摩擦等问题。简单分析了冲压成形中常见的成形缺陷以及应对方法,详细介绍了汽车覆盖件冲压成形技术以及数值模拟的流程和要点,并在此基础上对某汽车引擎盖的冲压过程进行了数值仿真模拟。根据某汽车引擎盖的CAD模型,利用DYNAFORM软件建立其拉延成形有限元模型,包括凸模、凹模、压边圈和毛坯等有限元模型。文章分别对引擎盖在不加载拉延筋和加载部分拉延筋的两种情况下进行模拟仿真,仿真结果表明加载拉延筋有利于改善成形质量。在拉延成形仿真结果分析的基础上,利用DYNAFORM软件对汽车引擎盖拉延成形中筋分布、筋距离、筋深度、锁料力、压边力这五个参数进行了正交试验,并分析了这些参数对引擎盖成形质量以及计算效率的影响。仿真过程中各个因素对最小厚度影响从大到小依次是筋距离、压边力、锁料力、筋分布和筋深度；各个因素对最大厚度的影响区别并不明显。分别就最小厚度、最大厚度和计算效率为优化目标,对工艺参数进行了优化组合,并对各个最优组合进行了虚拟验证。成形质量的衡量指标不止一个,仅仅优化其中一个不能达到优化成形质量的效果。对于复杂覆盖件而言,影响成形质量的因素很多,仅仅依靠调整一个工艺参数很难获得理想的成形质量,要达到最优成形质量需要对多个工艺参数同时进行优化。本文以成形质量最优为指标,对工艺参数进行了优化研究,得到了优化组合并进行了验证。文章最后还阐述了冲压回弹的产生机理、影响回弹的主要因素和减少回弹的措施,并利用DYNAFORM软件对汽车引擎盖进行拉延回弹预测,分析了其回弹量,对减少回弹提出整改措施。
【作者】段向敏；
【导师】代荣；杨玲；
【作者基本信息】西南大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】汽车覆盖件；冲压仿真；DYNAFORM；拉延筋；正交试验；

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