加油盒冲压成形数值模拟及实验研究

论文题目: 加油盒冲压成形数值模拟及实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 李小平

导师: 周杰

关键词: 有限元法,加油盒,板料成形,数值模拟,工艺优化

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 汽车加油盒是典型的曲面非轴对称高拉延件,属于深拉延成形,其成形高度尺寸大于宽向尺寸,毛坯周边的变形分布极不均匀,材料的流动特点与直壁盒形件存在很大差别。生产中对这类零件的工艺设计仍然采用类比方法,依靠定性分析、物理模拟加实验验证,理论分析严重滞后。从生产中积累的经验知识存在不直观、不系统的缺陷,而成形数值模拟研究可得到直观的动态成形效果显示,其计算结果可指导实际生产,降低废品率,提高模具使用寿命,因此对这类零件进行系统的数值模拟研究具有理论和实践上的双重价值。　采用数值模拟技术具有重要的理论意义和实用价值,它能对产品金属成形全过程进行全面的分析,可有效提供材料变形力学方面的详细信息,使过去传统的依靠定性分析和实践经验的工艺分析转变为定量的数值分析,实现了加油盒成形过程数字化,能提前进行成形质量评估、缺陷和损伤预测,大大节约了调试时间和实验费用,同时可以获得在实验过程中所不能得到的许多有用的信息。　本文采用塑性有限元法(FEM),利用先进成熟的美国eta 公司的Dynaform软件对汽车加油盒冲压成形进行计算机数值模拟,预测可能出现的问题或缺陷,然后修改和优化工艺及模具参数,为加油盒成形工艺、工装和模具设计提供理论依据,并为试模提出具体方案。在此基础上加工制造工装及模具,进行工艺试验验证,通过理论分析与试验结果进行比较研究,进一步优化整个成形工艺过程。最终使模具调试时间缩短50﹪以上,产品厚度差在5﹪以内。其它形状及尺寸达到产品图要求。本文通过数值模拟方法研究了两类主要工艺参数:材料性能参数和模具几何参数对板料成形过程的影响。通过对数值模拟计算结果的分析,得出结论:在一定的条件之下,材料机械性能参数的变化将对板料的拉延性能产生影响,但是不能盲目追求高性能指标的材料机械性能参数:在模具的几何形状己经确定的时候,模具几何参数的选取与板料的成形性能关系密切,而且模具几何参数的合理选择可以减少板料成形后的质量问题。　论文第一章介绍了板料成形有限元法国内外研究及应用状况,并就本文研究内容、目标及方法作简要介绍。　第二章介绍了加油盒冲压设计,着重介绍了其成形关键工艺要素设计方法。　第三章分析了加油盒成形过程材料变形特点,提出了其失稳形式及具体解决措施。　第四章结合加油盒,论述了金属板料成形有限元理论。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 引言

1.1 板料成形概述

1.2 金属塑性成形分析方法

1.3 板料成形有限元分析方法综述

1.4 板料成形有限元模拟国内外研究概况

1.5 板料成形数值模拟在汽车工业中的应用

1.6 选题的内容、目的及意义

2 加油盒冲压成形工艺

2.1 冲压加工工序

2.2 成形工序工艺要素

2.2.1 拉伸方向

2.2.2 压边面

2.2.3 工艺补充面

3 加油盒成形过程分析

3.1 加油盒的成形特点

3.2 应力应变分布

3.2.1 应力分布

3.2.2 应变分布

3.3 失稳形式及预防措施

4 金属板料成形有限元理论

4.1 概述

4.2 单元类型的选择

4.2.1 板壳有限元理论简介

4.2.2 板壳计算的基本假定

4.3 弹塑性有限元法的本构关系

4.4 动力显示算法

4.4.1 动力学有限元方法的基本步骤

4.4.2 中心差分法

5 加油盒冲压成形数值模拟

5.1 数值模拟软件的选取

5.2 有限元网格的划分

5.3 提高数值模拟效率的途径

5.4 数值模拟的一般过程

5.4.1 几何造型

5.4.2 有限元前处理

5.4.3 有限元计算

5.4.4 后处理

6 加油盒两种成形工艺方案数值模拟比较

6.1 引言

6.2 一次成形工艺冲压成形数值模拟

6.3 分两次成形冲压成形数值模拟

6.4 小结

7 加油盒材料及工艺参数影响的数值模拟研究

7.1 成形性的评价方法

7.2 常用材料性能参数对成形的影响

7.3 材料性能参数对加油盒成形影响的研究

7.4 模具工艺参数对加油盒成形影响的研究

7.5 小结

8 影响加油盒起皱、破裂的工艺参数的改进

8.1 引言

8.2 影响起皱的工艺参数的改进

8.2.1 起皱的机理及其分类

8.2.2 起皱的研究方法

8.2.3 消除加油成形起皱的措施

8.2.4 对影响起皱的工艺参数进行改进

8.3 影响破裂的工艺参数的改进

8.3.1 破裂的力学机理及其分类

8.3.2 破裂的研究方法

8.3.3 消除加油盒成形破裂的措施

8.3.4 对影响破裂的工艺参数进行改进

8.4 小结

9 加油盒冲压成形数值模拟结论

10 工艺试验

10.1 实验条件

10.1.1 设备

10.1.2 试验模具

10.1.3 实验材料及润滑

10.1.4 测量器具

10.2 一次成形工艺拉延

10.3 二次成形工艺拉延

10.4 试验结论

10.4.1 模拟结果与试验结果的比较

10.4.2 主要指标实现情况

11 结论与展望

1.1 结论

11.2 本文的创造性工作

11.3 展望

12 致谢

13 参考文献

14 附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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