轿车右前门上铰链加强板冲压成形模拟研究

【摘要】随着时代的进步，人们对生活水平的要求越来越高，同时也更加注重能源的节约和环境的保护。随之带来对汽车行业更高的要求，即价格更加便宜，性能越来越好，而且能源消耗低。所以汽车的轻量化，智能化和快速更新对从业者不断提出更高的要求。这就需要汽车行业在不断地进行技术革新的同时把现有的技术最广泛、最深入的进行应用。板料模拟分析能显著减少模具设计制造及调试周期（30%-40%），而且还可以降低生产成本（30%-40%），从而提高市场竞争力和综合效益。数值模拟技术已经趋于成熟，尤其是在国外的企业，最近几年在国内厂家也在大力发展数值模拟技术的应用，尤其是Autoform的模拟报告更是很多汽车零件生产前的必要资料。本文立足于此点，利用吉林大学与一汽集团的合作平台，以一汽集团某新轿车车型的右前门上铰链加强板为研究对象，利用Autoform进行了详细和深入的模拟研究。本文首先对冲压成形过程中的数值模拟的基本理论进行了介绍，主要包括弹塑性有限元理论的基础和三种常见的非线性弹塑性材料的本构关系，包括各自优缺点和使用范围，然后介绍了有限元数值模拟四种算法的特点、各自的代表软件以及应用的范围，接着对冲压成形数值模拟的影响因素三种单元类型和网格的划分进行了阐述，最后介绍了选择Autoform的依据，以及在Autoform的软件下数值模拟的一般过程和对结果的分析方法。接着对压边力和拉延筋进行了单独优化，使零件整体成形过程中大部分缺陷得以消除，然后提出局部圆角扩大方案，最终圆满的解决了顶端过度减薄问题。然后介绍了正交试验灰关联度分析法，并以压边力、摩擦系数、模具间隙和凹模圆角半径为主要参数，以最大减薄率和最大增厚率为指标进行了正交试验灰关联度分析，确定了最佳的工艺参数，即，坯料的尺寸为570mm×310mm×1.6mm，材料为st14钢板，采用单动拉延，在200kN的压边力、1.6mm的模具间隙、0.13的摩擦系数和8mm的凹模圆角的情况下，拉延筋设置完毕，局部圆角进行放大后，采用AutoformR3.1（4.6版），用高精度11层数据进行计算，得到最后结果。接着分两种情况讨论了回弹问题，第一种情况是零件先进行修边冲孔，形成最终形状后进行回弹模拟，第二种情况是零件在拉延结束后进行回弹，回弹完毕后进行修边冲孔，形成最终形状，再进行回弹，模拟结果显式第二种方案回弹量较小。最后结果显式，零件整体成形模拟成功，处在绿色安全区域的面积约占90%以上，另外拉伸不充分的部分和存在压应力的部分各自约占5%以下，紫色起皱趋势区域、黄色临界破裂区、橙色过度减薄区和红色破裂区完全没有。最大减薄量为0.29mm，即最大减薄率为17.90%，最大增厚量为1.55×10-4mm,最大增厚率为0.01%，远小于1%的要求标准。在回弹方面，法向最大正回弹量为0.91mm，最大负回弹为0.79mm，也是零件成形标准以内。
【作者】甄兴宇；
【导师】程万军；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】冲压成形；数值模拟；工艺参数；组合优化；

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