基于田口算法的汽车翼子板冲压成形过程模拟及其成形工艺参数优化

【摘要】：拉延成形是汽车覆盖件冲压成形的重要工序,是汽车外板件产品成形的重要过程工艺之一,该工序在我国制造业各个领域运用广泛,汽车覆盖件产品在该道工序的加工质量是否合格,会直接影响到生产出的制件外观质量并影响到后续工位的产品加工工作能否进展顺利,而上述过程最终直接影响到产品零件知否能满足客户需求。随着汽车产业的迅猛发展以及汽车工艺的技术水平不断提高,人们选购汽车时对性价比以及外观的要求越来越高,这就使得整车厂家对汽车外观件的产品质量要求越来越高。随着汽车覆盖件冲压成形有限元理论不断更新完善,运用有限元仿真模拟软件技术发展和技术革新,汽车覆盖件冲压成型数值模拟技术得到了飞速的发展,在实际的冲压和板件制造以及模具调试的过程中难免会出现各种问题,运用板料成形有限元仿真模拟分析软件解决这些问题也逐渐成为一种方法和趋势。在汽车覆盖件模具前期设计和零件外观造型过程中,往往需要通过仿真模拟实验和生产实际验证来验证基本原理和各项设计的准确性,通常影响仿真实验的结果是在多个因素同时作用下产生的,如果对各项影响结果的因素进行全部实验并一一验证各项参数的准确性最后再得出适应产品制造的参数组合。通常为了提高这些参数的准确性和对产品的适应性,需要继续增加相关的数学算法和质量分析工具对得到的参数组合进行二次优化。这种仿真模拟结合数学分析工具在制造业特别是汽车覆盖件冲压领域被广泛运用。在本课题中,选择了某汽车的典型外观件翼子板作为研究和分析的对象,选用集有限元零件分析与过程仿真模拟等功能为一体的钣金件专用分析软件ETA.Dynaform作为分析工具对翼子板在冲压过程中的材料流动性能和控制板料成形的相关工艺参数进行探究。在进行分析模拟前要对翼子板做相关准备工作:首先需要根据客户对翼子板零件的外观要求以及对车型安装的配合度要求在NX.UG、CATIA等三维建模软件中对翼子板进行初步的外形设计,通过对翼子板零件的三维模型进行分析制定出可行的冲压成形生产工序并设计出翼子板拉延模型;将设计好的翼子板建模导入DYNAFORM软件,对模型进行有限元网格划分和参数设定,最后开始对翼子板的拉延过程进行仿真模拟分析,根据模拟结果和成形极限图对翼子板进行多轮参数调试直至得出初步有效结果;其次,在正交实验的基础上,运用田口方法,设计了正交内表,求出了各因素各水平的信噪比,对结果进行方差分析,得出了影响翼子板成形结果的可调整影响变量和稳定影响因素,对可调整变量再次进行试验优化,最终得到影响翼子板成形质量的最佳方案下的工艺参数组合,对此结果在DYNAFORM下进行二次仿真模拟验证,证明该方案在模拟试验的条件下是合理的。在批量生产阶段使用经过上述流程后优化的工艺参数方案指导车间实际冲压拉延调试。最后,通过对实际冲压生产出的产品进行外观质量检验,再次验证了该优化方法切实有效。本课题考虑了影响翼子板成形质量的多项因素,设计出了多项试验对影响翼子板冲压成形的各项参数组合进行探究,为汽车覆盖件冲压成形领域的研究提供了理论依据和研究方向。