汽车后轮罩封板成形工艺设计及优化研究

论文摘要

车身在汽车工业中占用重要位置。而在车身制造过程中覆盖件的设计和模具设计及加工占整个车身设计和加工周期的60%左右,是制约我国模具工业特别是汽车工业发展的关键性技术,缩短这一时间就意味着加快新车型的开发,缩短产品投放市场的周期。在车身覆盖件的冲压过程中其技术难点是冲压工艺的制定和模具设计,合理的冲压工艺及高质量的模具,不但能提高冲压件质量,还能提高生产效率,降低废品率。随着汽车工业的现代化和计算机技术的发展,板料成形过程的计算机仿真技术得到迅速发展和应用。传统的覆盖件和模具设计主要靠经验和试模来完成,在设计中对要达到的目标比较模糊,所以难以保证产品的开发周期和质量,同时也增加了产品的开发成本。产品的质量主要由上游的工艺设计来决定,如果工艺设计对质量产生了不利的影响,下游的模具设计很难或根本不能消除这种不利因素。所幸的是数值模拟仿真技术可以改变这种状况,作为设计的分析工具,能够对上游阶段的工艺设计进行一定的分析评价,保证了以后阶段设计的可靠性。本文从阐述汽车覆盖件冲压生产的特点和覆盖件本身的要求开始,在分析、探讨金属塑性变形及主要影响因素、金属塑性变形屈服准则、塑性应力应变关系、板料的冲压成形性能与成形极限的基础上,以汽车后轮罩封板为对象,分别进行了覆盖件冲压工艺的基本方案分析、拉延成形基础工艺参数研究、拉延件压料面及工艺补充部分设计研究。在原工艺方案的基础上,提出一种新的工艺方案,并利用有限元冲压仿真软件DYNAFORM对该方案的成形过程进行数值模拟仿真,根据模拟结果优化相关工艺参数,使该工艺方案满足合理、可行、经济的要求。采用这种方案不仅能极大地提高坯料利用率,节约模具材料,降低模具成本,而且可以缩短模具设计周期,提高整体生产效率,为企业创造巨大的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车覆盖件的特点、要求及工艺性
• 1.2.1 汽车覆盖件的特点和要求
• 1.2.2 汽车覆盖件的工艺性
• 1.3 板料数值模拟技术的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 数值模拟技术在板料成形中的应用现状
• 1.3.2 板料成形数值模拟技术的发展趋势
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 汽车覆盖件成形过程变形规律分析
• 1.4.2 汽车后轮罩封板工艺方案确定及优化
• 1.5 研究目的及意义
• 1.6 研究的可行性
• 2 板料成形数值模拟基本理论
• 2.1 板料成形力学特点
• 2.2 弹塑性有限变形理论基础
• 2.2.1 物体构形和运动的描述
• 2.2.2 有限变形弹塑性本构关系
• 2.3 屈服准则
• 2.3.1 Von.Mises 屈服准则
• 2.3.2 Hill 屈服准则
• 2.3.3 Barlat 屈服准则
• 2.4 板料成形中的材料模型
• 2.4.1 刚体材料模型
• 2.4.2 弹塑性材料模型
• 2.5 板壳单元类型
• 2.6 动力显式算法
• 2.6.1 动力显式有限元方程的建立
• 2.6.2 中心差分法的稳定条件
• 2.7 缺陷分析
• 2.8 本章小结
• 3 覆盖件冲压工艺基本方案分析及工艺设计
• 3.1 引言
• 3.2 覆盖件成形设计的主要内容
• 3.3 覆盖件冲压工艺的基本方案分析
• 3.3.1 覆盖件冲压工艺方案分析的资料准备
• 3.3.2 根据生产纲领提出工艺方案
• 3.3.3 确定最佳工艺方案
• 3.3.4 确定最佳工艺方案应考虑内容
• 3.3.5 评判工艺方案优劣的基本原则
• 3.4 绘制综合工序图
• 3.5 拉延成形基本工艺设计
• 3.5.1 拉延件冲压方向的确定
• 3.5.2 工艺补充面的设计
• 3.5.3 压料面的设计
• 3.5.4 拉延筋或拉延槛设计
• 3.5.5 工艺孔及工艺切口
• 3.5.6 坯料形状尺寸的确定
• 3.6 本章小结
• 4 汽车后轮罩封板工艺方案改进及工艺参数优化
• 4.1 数值模拟在冲压工艺流程中的应用
• 4.2 汽车后轮罩封板工艺方案的确定
• 4.2.1 零件成形性分析
• 4.2.2 原工艺方案
• 4.2.3 新工艺方案
• 4.2.4 两种方案的不同
• 4.3 新工艺方案拉延成形仿真分析
• 4.3.1 拉延成形仿真采用软件
• 4.3.2 汽车后轮罩封板有限元模型的建立
• 4.3.3 模拟结果分析
• 4.4 新方案的优势
• 4.5 新工艺方案的经济性分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录