B299轿车门框拉弯工艺研究及数值模拟

论文摘要

拉弯是一种重要的塑性成形工艺,广泛应用于飞机和汽车弯曲件的成形。影响拉弯的因素很多,但回弹一直是影响型材拉弯成形质量的重要因素。随着塑性成形有限元模拟技术的发展,使用有限元模拟方法分析工艺参数对拉成形质量的影响得到了越来越广泛的应用。很多学者使用有限元模拟方法对塑性弯曲成形工艺进行了研究分析,因此本文采用该方法对拉弯成形进行了研究。本文对拉弯技术的国内外研究现状及主要研究方法进行了深入的分析;对各种拉弯方法的加载和控制过程进行了详细说明;对拉伸弯曲的基本原理进行了论述,其中重点说明了拉弯回弹量的计算及参数确定方法。针对B299轿车门框这一工件,依据上述的理论分析,将三次B样条曲线的概念与CAD软件系统相结合,用AutoLISP语言编程,得出了成形此工件的拉弯模的外形线,进而绘制出了整个拉弯模。在对拉弯模的三维空间几何特征进行分析的基础上,制定了此工件的拉弯成形工艺,并在设备调试过程中对拉弯模和成形工艺做了进一步的完善。在理论分析的基础上,本文采用弹塑性有限元法,建立了张臂式拉弯有限元模型,分析了预拉力、摩擦系数对拉弯回弹量的影响规律。并对补拉力、弯曲半径、型材截面形状对回弹的影响规律作了介绍。另外本文通过建立转台式拉弯模型,模拟并分析了拉弯成形中出现的起皱、截面翘曲等几何缺陷,获得了截面翘曲量随时间的变化规律。通过对不同典型工况下的有限元分析,得到了弯曲半径、预拉力对截面畸变的影响规律。本文的研究方法和研究成果对拉弯工艺和设备的设计与优化,拉弯成形零件的质量和成形效率的提高,以及拉弯技术的发展,具有重要的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 拉弯工艺研究的基本问题
• 1.2.1 拉弯方式
• 1.2.2 加载方式
• 1.2.3 拉弯控制方式
• 1.2.4 拉弯成形主要工艺问题
• 1.3 国内外研究现状及主要研究方法
• 1.3.1 解析计算法
• 1.3.2 实验分析法
• 1.3.3 数值模拟法
• 1.3.4 人工神经网络法
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 拉弯变形机理及回弹分析
• 2.1 板料塑性弯曲变形的应力应变分析
• 2.2 板料弯曲回弹半径的一般表达式
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 回弹半径的计算
• 2.3 拉弯模回弹前形线的计算及绘制
• 2.4 本章小结
• 第3章 典型工件的拉弯工艺
• 3.1 工件简介
• 3.2 型材材料力学性能的确定
• 3.3 B299 轿车门框拉弯成形设备
• 3.3.1 拉弯成形设备的结构
• 3.3.2 拉弯成形设备的工作过程及参数
• 3.4 确定拉弯成形工艺的基础
• 3.4.1 型材长度的确定
• 3.4.2 预拉力的确定
• 3.4.3 拉弯模几何特性分析
• 3.5 拉弯成形工艺的确定
• 3.5.1 AB 段的拉制成形
• 3.5.2 BC 段的拉制成形
• 3.5.3 CD 段的拉制成形
• 3.6 拉弯成形工艺检验及修正
• 3.6.1 拉弯试件的合格性检验
• 3.6.2 成形质量控制及拉弯工艺的修正
• 3.7 本章小结
• 第4章 塑性成形过程的数值模拟理论
• 4.1 弹塑性有限元求解基本算法
• 4.2 边界非线性
• 4.2.1 常用的接触算法
• 4.2.2 摩擦的处理
• 4.3 回弹模拟算法
• 4.4 显式动态分析软件概述
• 4.5 本章小结
• 第5章 拉弯成形的数值模拟
• 5.1 拉弯成形数值模拟及回弹分析
• 5.1.1 试验模型
• 5.1.2 有限元模型
• 5.1.3 拉弯模拟结果分析
• 5.2 拉弯成形中几何缺陷的数值模拟
• 5.2.1 试验模型
• 5.2.2 有限元模型
• 5.2.3 型材拉弯起皱模拟及分析
• 5.2.4 型材拉弯截面畸变模拟及分析
• 5.2.5 拉弯工艺参数的合理取值
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介