YZ4D30发动机油底壳一次冲压过程的有限元模拟及实验研究

论文摘要

介绍了汽车覆盖件冲压成形仿真的研究背景,阐明了CAE技术的应用现状,论述了板料冲压成形数值模拟的理论和流程。在Dynaform中对板料进行了冲压成形过程的仿真,通过对仿真结果进行分析,提出了减少成形缺陷的措施。针对油底壳拉深中出现的破裂和起皱问题,在进行工艺分析的基础上,进一步对其拉深过程作了应力应变分析,探索了发生破裂的原因,并联系生产实践,综合考虑了导致发生破裂的多种因素,采取了相应的防止措施,改善了板料的流动状况和成形质量。研究了不同坯料尺寸和变形条件对破裂和起皱的影响。结果表明,制定合适的变形几何参数和有效的压边力可以减小破裂和起皱趋势,提高产品质量。新产品的冲压成形一般要进行多次的试模和修正才能成功,这直接影响到模具的设计制造周期。油底壳是汽车发动机的重要拉深件,本文采用板材冲压成形CAE软件系统Dynaform对YZ4D30发动机油底壳的深拉延成形过程进行了计算机模拟仿真,并与实验结果进行了比较,表明了Dynaform软件的可靠性。通过对拉延模具结构与成形性的分析,将传统的二次拉延工艺改为一次拉延获得成功,为企业解决了关键性的技术难题。得到了成功的冲压成形方案,保证了冲压加工一次性获得成功。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和研究
• 1.1.1 板料成型CAE技术发展现状与趋势
• 1.1.2 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 板料成型分析的基本理论与方法
• 2.1 板料成形CAE分析的方法概述
• 2.1.1 有限元数值模拟的关键技术
• 2.1.2 板料成形数值模拟算法简介
• 2.1.3 板料成形CAE分析的一般步骤
• 2.2 板料成形弹塑性有限元分析的基本理论
• 2.2.1 大变形弹塑性有限元的基本理论
• 2.2.2 板料拉伸试验的应力—应变曲线
• 2.2.3 T.L描述
• 2.2.4 板料成形单元模型
• 2.2.5 大变形接触问题的有限元解法
• 2.3 板料成形的数值模拟及理论预测
• 2.3.1 数值模拟的方法
• 2.3.2 数值模拟在大型复杂冲压件工艺设计中的应用
• 3 油底壳成形工艺设计
• 3.1 引言
• 3.2 油底壳拉伸的力学分析
• 3.3 油箱底壳拉伸次数的确定及拉伸方法
• 3.4 工艺分析
• 3.4.1 材料的选择
• 3.4.2 毛坯
• 3.4.3 模具凸、凹模尺寸的确定
• 3.5 油底壳冲压模具工艺设计
• 3.5.1 润滑和模具材料的选择
• 3.5.2 油箱底壳拉伸成形不良品现象的控制
• 3.5.3 冲压方向的确定
• 3.5.4 压料面的设计
• 3.5.5 工艺补充面的设计
• 3.5.6 拉深筋的设计
• 3.6 模具结构设计
• 4 油底壳成形过程的三维有限元数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 基于CAE的成形模具设计过程
• 4.3 油底壳的几何形状
• 4.4 油底壳的分析模型
• 4.5 油底壳冲压数值模拟的有限元模型
• 4.5.1 毛坯的网格模型
• 4.5.2 材料属性
• 4.5.3 单元类型的选择
• 4.5.4 凸凹模和压边圈的网格模型
• 4.5.5 定义等效拉深筋
• 4.5.6 选择冲压类型定义成形工具
• 4.6 定义边界条件
• 4.7 模具的运动和加载
• 4.8 设置求解参数
• 5 油底壳成形方案的确定与改善
• 5.1 数值模拟结果
• 5.2 实验结果对比及原因分析
• 5.3 方案改进
• 5.3.1 拟定改进方案
• 5.3.2 改进方案数值模拟
• 5.3.3 结果比对
• 5.3.4 误差分析
• 5.3.5 现场调试中的改进
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献