卡车后围板的冲压成形与回弹研究

论文摘要

作为新车型的一个重要组成部分的汽车覆盖件在整车开发中具有极其重要的地位。但由于覆盖件尺寸较大、形状复杂、多为空间自由曲面,覆盖件的开发从汽车的造型到产品的成功生产,是一个相当复杂而长久的过程。影响其成形质量的因素复杂众多,单纯依靠传统的试模和修模方法将造成人力、物力和财力等资源的巨大消耗。利用CAE仿真分析技术进行冲压工艺设计可以预测冲压成形过程中产生的破裂、起皱、成形不充分等缺陷,预测并解决成形后的回弹问题,从而大大缩短开发和生产周期、降低成本、并提高产品精度,进而提高产品的市场竞争力。本文以某新型卡车的后围板为研究对象,运用DYNAFORM有限元软件对其进行了成形、回弹及回弹补偿等仿真与实验研究。主要内容如下：(1)建立了后围板的有限元仿真模型,对该零件的冲压成形的过程进行了仿真。通过分析对后围板几何模型的局部结构进行了优化,消除了破裂缺陷；(2)以压边力、模具间隙、凹、凸模和压边圈摩擦系数、拉延筋阻力作为考察因素,采用正交试验设计方法进行实验,分析了各个工艺参数对后围板成形厚度与回弹的影响；(3)建立了以压边力、模具间隙、摩擦系数、拉延筋阻力为输入,最大、最小厚度为输出的四层BP神经网络,并利用遗传算法与神经网络相结合的方法,对后围板的成形工艺参数进行了优化；(4)对优化工艺参数条件下的后围板进行了回弹仿真计算,并利用“节点几何补偿”方法对后围板进行了模具型面的回弹补偿；(5)对后围板的冲压过程进行了实验,仿真结果和实验结果进行了比较,验证了所建立的有限元仿真模型的准确性。优化的成形工艺参数和回弹等研究结果为新产品的开发提供了指导,验证了冲压仿真技术的有效性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 覆盖件仿真研究的国内外研究进展
• 1.2.1 覆盖件成形仿真的研究进展
• 1.2.2 覆盖件回弹仿真的研究进展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 覆盖件冲压成形仿真的相关理论与关键技术
• 2.1 引言
• 2.2 弹塑性本构关系
• 2.2.1 弹性变形时的应力应变关系
• 2.2.2 塑性变形时的应力应变关系
• 2.3 积分算法
• 2.3.1 静力隐式算法
• 2.3.2 动力显示算法
• 2.4 屈服准则
• 2.4.1 屈雷斯加（H.Tresca）屈服准则
• 2.4.2 米塞斯（Von.Mises）屈服准则
• 2.4.3 材料的各向异性屈服准则
• 2.5 冲压成形仿真的关键技术
• 2.5.1 网格尺寸的划分
• 2.5.2 沙漏控制
• 2.5.3 接触处理
• 2.5.4 摩擦模型
• 2.5.5 拉延筋模型的处理
• 2.6 本章小结
• 第三章 后围板的冲压成形仿真与几何参数优化
• 3.1 后围板有限元模型的建立
• 3.1.1 后围板3D模型的建立
• 3.1.2 工艺补充面
• 3.1.3 冲压方向调整
• 3.1.4 后围板有限元模型的建立
• 3.1.5 毛坯形状与尺寸的确定
• 3.1.6 重力的加载分析
• 3.1.7 拉延筋的设置
• 3.1.8 材料和工艺参数的设定
• 3.2 后围板的冲压成形仿真与几何参数优化
• 3.2.1 后围板的冲压仿真
• 3.2.2 模型的几何参数优化
• 3.3 基于正交试验的冲压成形仿真
• 3.3.1 仿真试验方案的确定
• 3.3.2 正交试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于神经网络和遗传算法的工艺参数优化
• 4.1 概述
• 4.2 神经网络的建立
• 4.2.1 样本获取与归一化处理
• 4.2.2 神经网络输入输出参数的确定
• 4.2.3 神经网络参数和训练方法的确定
• 4.2.4 BP网络的训练过程
• 4.2.5 神经网络预测能力的检验
• 4.3 基于遗传算法的后围板冲压成形参数的优化
• 4.3.1 遗传算法简介
• 4.3.2 遗传算法的基本运算流程
• 4.3.3 遗传算法的关键参数选择
• 4.3.4 优化模型的确定
• 4.3.5 后围板成形工艺参数的优化
• 4.4 优化工艺参数条件下的后围板成形仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 后围板的回弹仿真
• 5.1 概述
• 5.2 回弹仿真的计算方法
• 5.3 后围板的回弹仿真
• 5.3.1 后围板的回弹仿真过程
• 5.3.2 优化成形工艺参数条件下的回弹仿真计算
• 5.3.3 基于正交试验的回弹仿真计算
• 5.3.4 回弹影响因素分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 后围板的回弹补偿
• 6.1 回弹控制方法
• 6.1.1 传统的回弹控制方法
• 6.1.2 回弹补偿模具设计方法
• 6.2 后围板的回弹补偿
• 6.3 模具补偿型面的重构
• 6.4 本章小结
• 第七章 后围板冲压实验与仿真对比
• 7.1 优化前的后围板成形仿真的实验验证
• 7.2 优化后的后围板成形仿真与实验对比
• 7.3 后围板的回弹仿真与实验对比
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果