救护车深顶盖小型连续冷弯模具数值模拟仿真研究

论文摘要

现有救护车深顶盖为小批量生产汽车零件,一般采用大型模具一次性成形,或者玻璃钢糊制,前者所需成本太高,不合企业需求,后者寿命短强度低,不能满足消费者更高的需求。本文研究的小型连续冷弯模具,以牺牲生产效率,来减少一次性投入成本,通过局部冷弯成形方法,将板料加工成救护车深顶盖。本文对于汽车覆盖件发展和研究现状进行了一个介绍和总结,对冷弯成型理论的发展现状进行了介绍。目前为止,对于汽车覆盖件的加工方法仍然以整体加工成型为主,对覆盖件模具的研究现状多为优化设计。而冷弯成型理论尚未被人们所掌握,对于冷弯成型理论的研究主要为辊式冷弯成型理论的研究。结合覆盖件模具的发展现状和冷弯成型理论的研究现状,本文首先以金杯汽车厂救护车深顶盖为原型建立深顶盖三维实体模型,利用常用覆盖件工艺设计方法对深顶盖加工进行工艺设计,并针对冷弯工艺简单设计了局部连续冷弯成型模具。本文对深顶盖连续冷弯成型过程进行力学分析,确定了影响其成型性能和成形质量的相关参数。以弹塑性大变形有限元理论为基础,对深顶盖连续冷弯成型过程做合理简化,建立有限元分析模型。利用Dynaform软件对深顶盖连续冷弯成形过程进行了三维显示动力学有限元数值模拟分析,得出了深顶盖顶角和斜边在成形过程中变形区和变形过渡区应力、应变的分布规律和各道次的几何变形情况。对在同一道次不同成形角度、不同重叠区域面积、不同板料厚度、不同圆角半径等工艺参数下的板料应力、应变分布和厚度改变量等情况进行了对比分析,并探讨了这些工艺参数对深顶盖冷弯成形的影响。本文通过对成形极限图建立方法的对比分析,证实了Dynaform软件所使用的K-B公式建立的成形极限图与实际吻合良好,这表明了模拟方法的有效性和可靠性即计算结果的正确性。因此使用Dynaform软件,模拟深顶盖局部连续冷弯成形过程是切实可行的。本文的研究成果为今后板料局部连续冷弯成形提供了可靠的成型验证模型,为实际生产应用提供了依据,对促进板料局部连续冷弯成形理论研究和指导生产实际有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车大型覆盖件加工方法与研究现状
• 1.2.1 大型覆盖件模具的冲压工艺设计国内外研究进展
• 1.2.2 大型覆盖件CAD/CAM/CAE技术国内外研究进展
• 1.3 板料冷弯成形方法研究进展
• 1.3.1 冷弯成形理论国内外研究进展
• 1.3.2 冷弯成形模拟实验国内外研究进展
• 1.3.3 冷弯成形数值模拟方法国内外研究进展
• 1.4 课题的提出及主要研究内容
• 1.5 深顶盖冷弯成形技术路线
• 第2章 深顶盖冷弯成形工艺分析与模具设计
• 2.1 深顶盖材料的选择
• 2.2 深顶盖冷弯成形工艺分析
• 2.3 深顶盖小型连续冷弯成形模具设计
• 2.3.1 模具设计依据
• 2.3.2 模具材料选择
• 2.3.3 冷弯模具设计思想的实现
• 2.4 小结
• 第3章 板料连续冷弯成型力学分析
• 3.1 板料连续冷弯成型受力分析
• 3.1.1 板料冷弯成形受力分析
• 3.1.2 圆角部位力学模型
• 3.2 深顶盖冷弯成形工艺参数的确定
• 3.2.1 冷弯成形模具圆角半径确定
• 3.2.2 模具间隙确定
• 3.2.3 每道工序弯曲角度与冷弯成形次数确定
• 3.2.4 冷弯成形速度确定
• 3.2.5 板料冷弯成型二次加工区域面积确定
• 3.2.6 摩擦和润滑
• 3.3 小结
• 第4章 薄板冷弯成型有限元模拟理论模型
• 4.1 有限元模拟基础理论
• 4.1.1 屈服准则
• 4.1.2 硬化准则
• 4.1.3 流动准则
• 4.1.4 大变形弹塑性本构方程
• 4.2 薄板有限元单元的选择
• 4.3 冷弯成形接触和摩擦问题研究
• 4.4 薄板冷弯成形有限元方法的选择
• 4.5 金属冲压成形极限图
• 4.5.1 成形极限图理论基础
• 4.5.2 成形极限图可行性分析
• 4.6 小结
• 第5章 不同工艺参数对板料冷弯成形影响研究
• 5.1 板料厚度的影响
• 5.2 圆角半径的影响
• 5.3 二次加工重叠区域面积的影响
• 5.4 弯曲角度的影响
• 5.5 深顶盖顶角处的加工顺序的影响
• 5.6 材料对成形的影响
• 5.7 小结
• 第6章 深顶盖小型连续弯曲模具数值模拟仿真
• 6.1 有限元软件Dymaform简介
• 6.2 深顶盖顶角成形仿真研究
• 6.2.1 顶角有限元模型的建立
• 6.2.2 顶角有限元模型的加载与求解
• 6.2.3 顶角模拟结果分析
• 6.3 深顶盖斜边连续冷弯成形仿真研究
• 6.3.1 斜边有限元模型的建立
• 6.3.2 斜边有限元模型的加载与求解
• 6.3.3 斜边模拟结果分析
• 6.4 小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢