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复杂形状汽车覆盖件成形过程数值仿真模式的研究

张渤涛  
【摘要】:近年来,随着冷冲压技术的不断发展,国内外各大汽车制造企业都将车身外形的设计和制造能力作为衡量汽车,特别是轿车车型开发水平的重要标志,而覆盖件模具正是车身生产的主要工艺装备。汽车覆盖件不同于一般的冲压件,它具有曲面多、尺寸大、材料薄、结构形状复杂、精度要求高等特点,其模具制造技术难度大,成本高,开发周期和质量都难以控制。CAD/CAE/CAM技术作为一种现代设计制造方法,把它引入汽车覆盖件模具生产实际中,可以大大缩短汽车开发周期,提高生产效率和市场竞争力。 随着计算机软硬件技术、有限元方法及计算机图形学等学科的迅猛发展,基于数值模拟的计算机辅助工程技术在金属塑性成形领域得到了广泛应用,实现了金属成形过程的计算机仿真。应用三维有限元数值模拟技术研究板料拉深成形工艺,可以获得变形过程金属的流动规律和工件内部应力、应变分布等,是工艺和模具设计的有力工具。近年来,以数值模拟等先进方法解决工业生产中的实际问题已成为金属成形技术的发展方向。本文主要采用了计算机数值模拟的方法,对复杂形状汽车覆盖件的成形工艺及其关键技术进行了研究。 分析了数值模拟技术的现状,提出采用模块化思想,将CAD和CAE技术有机结合起来,并根据复杂形状汽车覆盖件自身的特点,应用美国PTC公司开发的专业三维造型软件PRO/E对其进行结构设计和曲面造型,应用ETA公司开发的板料成形模拟软件DYNAFORM对复杂形状汽车覆盖件的成形过程进行三维有限数值模拟,分析其冲压成形过程中板材成形性,根据所得结果给出优化方案,最终形成一套复杂形状汽车覆盖件成形过程的数值仿真体系。 以复杂形状汽车覆盖件中的典型工件汽车发动机油底壳作为具体研究对象,首先对其进行三维CAD造型。在PRO/E系统中,利用实体造型技术的各种方法,包括拉伸、剪切、倒圆角、抽壳等,对发动机油底壳及其拉深件进行了虚拟设计,不仅使其在视觉上达到美观要求,在质量方面也达到了要求。然后以拉深件的模型为基础,通过模具型芯创建命令,利用布尔运算,完成了拉深凸模、凹模及压


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