铝合金车门外板冲压成形工艺设计与工艺参数稳健优化

【摘要】随着能源和环境危机的加剧，汽车行业势必朝着节能环保方向发展。其中，使用轻质合金材料是实现该目标的重要途径之一。铝合金材料因密度小、强度高、耐腐蚀等优点受到各大汽车厂商的青睐。由于晶体结构与钢存在显著差异，钢板冲压成形理论直接应用在铝板冲压成形中往往无法获得良好的成形结果，且传统的依靠经验与反复试模、修模的工艺设计方法往往使得产品开发成本高，投放市场周期长，需要探寻适合铝板成形的冲压工艺设计方法，同时提高设计效率。随着有限元、统计和优化理论的快速发展与成熟，将它们结合起来对板料冲压成形过程进行数值模拟和优化设计，能预测可能产生的缺陷，寻找最优的参数组合，提高产品设计效率和设计质量。但冲压过程中各参数往往存在一定程度的波动，需要将其影响考虑进去。本文尝试在考虑不确定性因素影响的情况下，探索适用于铝板冲压成形的工艺设计和工艺参数稳健优化方法，具体开展了以下几方面的工作：一、阐述了汽车用铝合金板料研究和使用的国内外现状，指出了现有研究中存在的不足，提出了本文的研究目标和研究内容。二、介绍了稳健优化设计基本理论、6σ稳健优化方法及响应面法，为建立铝板成形稳健优化方法奠定基础；三、介绍了板料冲压成形数值模拟相关理论及影响铝板冲压成形质量的相关因素及其质量评价标准，与稳健优化方法相结合，建立了基于响应面的铝板冲压成形工艺6σ稳健优化设计方法；四、以某车型6016_T4P铝合金车门外板冲压成形为例，基于Autoform平台详细介绍了铝板冲压成形工艺设计和数值模拟方法，工艺设计和仿真结果成为后续稳健优化设计的基础；五、在上述工作的基础上，运用板料冲压成形工艺6σ稳健优化设计方法对铝合金车门外板成形工艺参数进行了优化设计。优化过程中考虑工艺参数波动影响，以平均减薄率最小为目标，以不产生破裂、起皱、拉延不充分等为约束目标函数，通过因素筛选选取压边力、拉延筋阻力、拉延深度等作为设计变量，分布进行确定性优化和稳健优化，通过对比分析和生产检验，证明该方法的可靠性和实用性。
【作者】胡蕾；
【导师】谢晖；
【作者基本信息】湖南大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】铝板；工艺分析；数值模拟；稳健优化；6σ；

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