汽车转向柱上支架拉深模型面设计及冲压工艺仿真研究

【摘要】车身不仅是汽车的重要组成部分，也是引起人们消费欲望的第一要素，而汽车覆盖件质量是影响车身质量的重要因素，所以使得板材冲压成形理论和成形技术的研究不断深化。由于汽车覆盖件结构复杂，曲面较多，成形质量高，变形复杂且变形规律难以把握，影响质量问题的原因错综复杂，很难定量地给出工艺设计和模具设计的参数值，设计人员要大量地依靠设计经验进行设计工作。本文以汽车转向柱上支架为例，针对汽车覆盖件冲压成形过程中出现的起皱、破裂及成形不足等缺陷，以LS-DYNA3D为内核的动力显式分析软件ETA/Dynaform5.7为工具，对该零件传统冲压以及充液拉深成形过程的影响规律进行了研究。根据汽车转向柱的零件特点、冲压工艺，设计出拉深模型面，在此基础上建立起有限元模拟分析的模具模型。对于普通拉深，主要研究工艺参数如压边力、摩擦条件、拉深筋及坯料形状尺寸对成形的影响，通过调整工艺参数，得到优化的冲压工艺，达到产品的质量要求，并利用上海交运集团的冲压设备进行实验，验证了数值模拟结果的可靠性。由于该零件极难成形，首先研究其钢制件的模具设计及冲压工艺，进一步根据汽车轻量化的发展趋势，探索该零件铝制件的充液拉深成形工艺，主要研究了液室压力的加载路径对其成形性能的影响。在研究汽车覆盖件冲压成形仿真理论以及CAE数值模拟仿真技术的基础上，由于工艺补充面和压料面设计是否合理是决定零件能否顺利拉深成形和制得合格产品的关键因素，所以本文工作的重点在于设计汽车转向柱上支架普通拉深以及充液拉深的模具型面。在充液拉深成形过程中，液室压力的加载方式对成形的影响规律十分复杂，这也是本文研究的难点，以零件的成形极限图和最终壁厚分布为评价标准，分析其对汽车转向柱成形性的影响规律，研究不同的加载路径对铝合金制件成形的影响，通过反复模拟，得到最佳的加载路径。
【作者】叶勇；
【导师】李名尧；王金彦；
【作者基本信息】上海工程技术大学，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】充液拉深；拉深模设计；汽车覆盖件；数值模拟；液室压力；

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