镁合金板材圆点无铆冲压连接的成形过程数值模拟

论文摘要

当今社会,轻量化已经成为汽车工业发展的一种必然趋势。由于镁合金具有优良性能,它在汽车轻量化方面具有很广阔的应用前景。但是,镁合金常温下可塑性较差,传统的机械连接和焊接都难以实现高质量的连接。圆点无铆冲压连接工艺,通常被称为无铆连接,是一种具有革新性的连接技术。然而,镁合金进行圆点无铆冲压连接加工时,板材加热到合适的加工温度需要的时间较长限制了镁合金的应用。研究如何缩短加热时间到合理的范围成为镁合金圆点无铆冲压连接技术推广应用的关键因素,具有很重大的研究意义。文章首先针对镁合金传统圆点无铆冲压连接中存在的加热时间较长的问题进行了分析,而后利用TRIZ矛盾矩阵法对传统的凹模进行改进,提出了新的结构并选用弹簧作为新凹模的可移动组件的运动机构。其次,利用UG进行了三维建模、装配,为接下来的有限元模拟打下了基础；通过Deform-3D对新设计的凹模进行了热传递的模拟。分析结果表明：新的凹模结构有效的将加热时间缩短到1秒以内,远低于传统圆点无铆冲压连接的3-6秒的加热时间。最后,利用Deform-2D对镁合金圆点无铆冲压连接进行了成形过程的模拟,对应力应变曲线、冲头的载荷—行程曲线等进行了分析。结果表明,应力应变主要发生在上板与冲头接触部位和板料镶嵌部位；并针对影响连接质量的参数进行了对比模拟,分析了参数对连接点连接质量的影响,为进一步优化参数提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 圆点无铆冲压连接工艺的特点及应用
• 1.3 镁合金无铆连接的国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究工作
• 2 镁合金无铆连接技术的理论研究
• 2.1 传统无铆连接的分类
• 2.2 镁合金无铆连接的成形过程及连接机理
• 2.3 影响无铆连接质量的工艺参数及连接点质量判断
• 2.4 镁合金无铆连接存在的主要问题
• 2.5 本章小结
• 3 应用TRIZ理论对镁合金无铆连接的创新设计
• 3.1 TRIZ创新设计方法
• 3.2 应用TRIZ理论解决镁合金无铆连接存在的问题
• 3.3 本章小结
• 4 凹模结构设计、建模及热传递模拟分析
• 4.1 凹模的结构设计
• 4.2 UG软件建模
• 4.3 热传递有限元模拟分析
• 4.4 本章小结
• 5 镁合金新型无铆连接技术的成形过程模拟分析
• 5.1 Deform-2D软件及其核心算法简介
• 5.2 镁合金无铆连接成形过程模拟前处理
• 5.3 镁合金无铆连接有限元模拟结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况