基于拉延筋的差厚拼焊板弯曲成形回弹控制研究

论文摘要

拼焊板具有提高生产效率、降低生产成本、节约能源、适应环保、增加安全性等优势,在汽车工业中受到越来越多的重视。但是由于拼焊板厚薄两侧存在着厚度差,使得两侧的应力应变有很大的不同,存在破裂、起皱、焊缝移动和回弹等问题。目前国内外对于拼焊板的破裂、起皱和焊缝移动等问题作了较为详细的研究,但对于回弹问题的研究较少。随着汽车制造精确度的提高、特别是我国汽车行业开展的2 mm工程,对于拼焊板的回弹的研究就显得越来越重要。本文针对具有纵向焊缝的拼焊板类U形件的回弹控制问题进行了以下研究:1.理论分析。从理论上分析了板料的弯曲回弹原理和焊缝移动产生的原因,并推导了控制焊缝移动的公式;还分析了塑性变形程度和变形均匀性对回弹的影响。2.拼焊板类U形件建模及回弹特性分析。建立了考虑焊缝、几何中心重合的类U形件拼焊板弯曲模型;分析了不同类型压边圈对拼焊板成形性能的影响;研究了压边力大小、侧壁夹角、凹模圆角半径和模具间隙等对拼焊板回弹的影响。结果表明:压边力大小、侧壁夹角、凹模圆角和模具间隙等对拼焊板回弹有着重要的影响;通过合理调节压边力大小、凹模圆角和模具间隙可以改善板料的塑性变形程度,达到控制回弹的目的。3.利用拉延筋控制拼焊板弯曲回弹。首先分析了加拉延筋前后拼焊板成形性能及回弹的差异;接着研究了拉延筋形状参数对拼焊板弯曲回弹的影响,通过研究发现,筋高对弯曲回弹的影响是最大的,拉延筋圆角和凹槽圆角等对回弹也有一定的影响;同时还研究了不同压边力时拉延筋对回弹的影响,发现,压边力越大,拼焊板成形越均匀,回弹越小;最后研究了拉延筋的位置分布对拼焊板弯曲回弹的控制,研究发现,拉延筋在不同位置时,回弹量是不同的,合理设置拉延筋的位置可以有效的控制回弹。4.控制焊缝移动的数学公式的应用。首先验证了该公式的有效性,而且发现焊缝移动与回弹存在交互作用,控制焊缝移动同时也可以控制回弹;最后利用该公式并结合正交试验,对压边力和拉延阻力进行了优化,使回弹降到可以接受的范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 拼焊板的应用及存在的问题
• 1.3 板料成形回弹的研究现状
• 1.3.1 板料成形回弹预测方法的发展
• 1.3.2 回弹控制方法概况
• 1.4 拼焊板回弹的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 拼焊板弯曲回弹理论分析
• 2.1 概述
• 2.2 拼焊板回弹的理论分析
• 2.2.1 回弹产生的原因
• 2.2.2 拼焊板弯曲回弹理论分析
• 2.3 基于拉延筋的拼焊板回弹控制分析
• 2.3.1 拉延筋理论
• 2.3.2 焊缝移动与回弹控制分析
• 2.4 塑性变形程度对回弹的影响分析
• 2.5 变形均匀性对回弹的影响分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 拼焊板弯曲回弹模型及回弹特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 拼焊板弯曲回弹模型及回弹测量
• 3.2.1 拼焊板类U形件成形的CAD建模
• 3.2.2 回弹角的表示及测量方法
• 3.3 不同类型压边圈对差厚拼焊板成形性能的影响分析
• 3.4 压边力大小对回弹的影响
• 3.5 侧壁夹角对回弹的影响
• 3.6 凹模圆角半径对回弹的影响
• 3.7 间隙对回弹的影响
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于拉延筋的拼焊板弯曲回弹控制
• 4.1 引言
• 4.2 拉延筋模型
• 4.2.1 模具结构示意图及拉延筋物理模型
• 4.2.2 等效拉延筋阻力模型
• 4.3 基于拉延筋的拼焊板弯曲回弹控制
• 4.3.1 加拉延筋前后拼焊板的成形极限和回弹对比分析
• 4.3.2 拉延筋的形状参数对回弹的影响
• 4.3.3 不同压边力时拉延筋对弯曲回弹的影响
• 4.3.4 拉延筋分布对拼焊板弯曲回弹的控制
• 4.4 拼焊板的焊缝移动与回弹控制
• 4.4.1 焊缝移动的表示及测量方法
• 4.4.2 厚薄两侧拉延阻力比不同时对焊缝移动和回弹的影响
• 4.4.3 控制焊缝移动的算例
• 4.5 基于正交设计的拼焊板回弹优化控制
• 4.5.1 正交试验设计方案与仿真试验
• 4.5.2 正交试验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 下一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间发表的论文