中强度Al-Mg合金板的拉延成形规律研究

论文摘要

为减轻重量,并减少燃油消耗和环境污染,同时由于中强度Al-Mg合金板密度小、吸能性好等优点,近三十年来,中强度Al-Mg合金板（H22状态）被广泛应用于油箱面板、隔热板、散热器、电子面板等强度、刚度要求不高、且拉延深度不是很大的汽车覆盖件零件。本文的研究对象是针对中强度Al-Mg合金板（H22状态）的拉延成形规律,包括工艺参数对中强度Al-Mg合金板（H22状态）拉延成形的影响规律、中强度Al-Mg合金板（H22状态）材料参数对拉延成形质量的影响。中强度Al-Mg合金板（H22状态）是指含Mg2%—3%、经过加工及不完全退火状态、抗拉强度极限为对应的退火O状态与H24状态的中间值（约1/4硬化）的Al-Mg合金板材。常用于汽车覆盖件冲压成形的是5754H22板和5052H22板。与传统常用钢板相比,中强度Al-Mg合金板（H22状态）的材料性能与之有很大差异:属面心立方结构,密度ρ较小,屈服强度σs略大,抗拉强度σb较小,弹性模量E较小,延伸率δ较小等。因而造成中强度Al-Mg合金板（H22状态）拉延成形规律也与钢板拉延成形规律有很大不同。本文结合数值模拟仿真软件Dynaform,系统研究圆筒形件拉延成形中,单位压边力、摩擦系数、相对凹模圆角半径、相对凸模圆角半径等工艺参数对中强度Al-Mg合金板（H22状态）拉延成形的影响规律、中强度Al-Mg合金板（H22状态）材料参数对拉延成形质量的影响,并对四个工艺参数对变薄率影响程度排序。归纳总结出对于中强度Al-Mg合金板（H22状态）拉延成形时的工艺参数设计方法,同时绘制出5754H22的成形窗口图。这些都为以后研究和设计中强度Al-Mg合金板（H22状态）的拉延工艺参数方面提供了充分依据。在本文的最后,分析了中强度Al-Mg合金板（H22状态）零件的一个实例。这个零件是某轿车的油箱面板,应用Dynaform进行了分析,通过调整工艺参数消除了严重变薄现象,并对模具型面进行了回弹补偿,设计了经济合理的模具,获得合格产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 中强度Al-Mg 合金板（H22 状态）拉延成形工艺概述
• 1.2 国内外研究背景及现状
• 1.2.1 拉延过程中常见缺陷
• 1.2.2 拉裂、起皱、回弹的理论研究
• 1.2.3 中强度Al-Mg 合金板（H22 状态）的拉延成形研究现状
• 1.2.4 板料成形有限元及数值模拟仿真软件的发展现状
• 1.3 研究内容及目的
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究目的
• 1.4 研究的可行性
• 2 中强度Al-Mg 合金板材料
• 2.1 铝及铝合金
• 2.1.1 铝的基本物理化学性质
• 2.1.2 晶体结构
• 2.2 变形铝合金的分类及牌号标识
• 2.2.1 铝合金的分类
• 2.2.2 变形铝合金的分类
• 2.2.3 变形铝合金的牌号标识
• 2.3 变形铝合金状态代号及表示方法
• 2.3.1 基础状态代号
• 2.3.2 H 细分状态
• 2.3.3 T 细分状态
• 2.3.4 W 的消除应力状态
• 2.4 Al—Mg 合金
• 2.4.1 Al—Mg 二元相图
• 2.4.2 Al—Mg 合金分类
• 2.5 中强度Al-Mg 合金板摩擦学
• 2.6 材料参数对中强度Al-Mg 合金板冲压成形性能的敏感性
• 2.7 本章小结
• 3 工艺参数对拉延成形质量的影响规律
• 3.1 引言
• 3.2 圆筒形件拉延成形时的变形特点
• 3.2.1 圆筒形零件拉延过程中变形坯料各部分的应力和应变状态
• 3.2.2 力学分析
• 3.2.3 拉延过程中的主要缺陷
• 3.2.4 拉延工艺的主要影响因素
• 3.3 几何模型的建立
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.5 单位压边力的影响规律
• 3.5.1 数值模拟
• 3.5.2 影响规律
• 3.5.3 成形窗口
• 3.6 摩擦系数的影响规律
• 3.6.1 数值模拟
• 3.6.2 影响规律
• 3.7 相对凹模圆角半径的影响规律
• 3.7.1 数值模拟
• 3.7.2 影响规律
• 3.8 相对凸模圆角半径的影响规律
• 3.8.1 数值模拟
• 3.8.2 影响规律
• 3.9 显著性分析
• 3.10 本章小结
• 4 汽车油箱面板拉延成形过程数值模拟分析
• 4.1 零件概况
• 4.2 拉延工艺面设计
• 4.3 拉延成形过程模拟
• 4.3.1 模拟参数设定
• 4.3.2 模拟结果
• 4.3.3 初步工艺优化
• 4.3.4 第二次工艺优化
• 4.4 试验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录