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《昆明理工大学》 2009年
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汽车发动机舱内固定梁冲压成形的数值模拟及工艺参数分析

邱晓宁  
【摘要】:汽车整车产品中,覆盖件的市场生命周期最短,变化最频繁。覆盖件具有形状复杂、结构尺寸大、精度高、表面质量要求严格的特点,其工艺补充面、模具设计成为整车开发中的一个“瓶颈”。 采用数值模拟技术对汽车覆盖件的成形过程及制成品进行分析具有重要的理论研究意义和实用价值。它能对产品金属成形过程进行全面的分析,可有效获得材料变形力学方面的详细信息,实现了成形过程数字化,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。 汽车发动机舱内固定梁是非轴对称高拉延件,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。生产中对这类零件的工艺设计仍然采用试模法,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。本文的主要研究工作包括: (1)系统阐述了车身覆盖件冲压成形仿真非线性有限元理论,讨论了仿真中冲压的三种材料模型,并在参考有关文献的基础上给出了Hill和Barlat模型的增量型弹塑性本构关系的显式表达及求解;阐述了适合于冲压仿真的BT壳单元理论和接触及摩擦问题的处理等。 (2)研究了车身覆盖件冲压成形仿真建模的关键问题,包括模具型面的设计、拉延筋的处理、压边圈的处理和压边力的计算,冲压速度的确定等。 (3)详细介绍了DYNAFORM软件的分析模块,和工作流程。利用DYNAFORM软件对一汽红塔云南汽车制造有限公司生产的发动机舱内固定梁有限元模型进行制件成形性、可能出现的缺陷进行了预测,使技术人员更直观的对其成形进行了解。 (4)针对该固定梁在实际生产当中出现的起皱和拉裂的质量问题,基于建立的汽车发动机舱内固定梁有限元模型,运用正交实验的方法,对拉延筋高度、压边力大小、虚拟凸模冲压速度、凸凹模间隙四个参数进行了优化组合,得出了这些因素对制件成形的影响大小,压边力冲压速度拉伸筋高度凸凹模间隙度。同时具体分析了虚拟凸模速度、压边力大小以及拉伸筋高度对固定梁成形质量的影响。最后选取优化后的工艺参数进行了仿真,得到了质量很好的制件,与实际生产的零件进行了对比分析,最终确定这些优化的工艺参数对实际生产具有指导意义。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG386;U464

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