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汽车覆盖件冲压成形精细化仿真与优化技术研究

作　者: 易国锋
导　师: 柳玉起
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 板料成形 高强度板 拉深筋 基于知识 拉深筋优化 管理面
分类号: TG386
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着我国汽车产业的高速发展,覆盖件冲压成形仿真技术已经普遍应用,以解决产品早期设计缺陷问题,提高模具设计质量。但现有成形仿真技术还存在一定的局限性,不能满足模具优化设计和现场试模的要求,因此研究汽车覆盖件冲压成形精细化仿真和优化技术是具有重要生产意义的课题。论文结合国家数控重大专项项目基金(项目名称“高强钢板冷冲压成形技术研究”,项目编号：2010ZX04014-072)支持,在分析影响汽车覆盖件成形仿真精度各种因素、优化技术应用现状的基础上,对汽车覆盖件成形精细化仿真和优化技术进行了研究,研究内容主要包括以下几个方面：为研究高强度板流过拉深筋时阻力、举升力变化规律,结合高强度板冲压成形特点,同时考虑对称和非对称形状的拉深筋,设计了试验方案。试验结果表明：在对称的拉深筋中高强度板和普通钢板阻力变化规律基本一致；在非对称的拉深筋中者表现有不一致性；非对称形状拉深筋的相关参数和高强度板成形后卷曲变形量或回弹量变化有关系。在综合分析这种关系基础上,提出了一种通过非对称形状拉深筋控制高强度板成形质量的新方法。采用该方法可以有效减小高强度板成形后的卷曲变形量、回弹量,降低现场调试工作量和缩短调试时间。建立了基于知识的增量法优化拉深筋的方法。对汽车覆盖件进行分类,采用提取关键特征技术,制定了拉深筋优化知识库的创建方案。以成形极限图(FLD)为目标函数,综合考虑过度减薄、破裂、起皱、成形不足因素对冲压件可成形性的影响,以分模线以内区域为主要优化对象,有效解决了传统优化方法初始值不合理及优化时间过长的问题。采用弹性力学分析的方法研究了覆盖件冲压成形过程中压边圈的变形模式。在此基础上,提出了一种考虑覆盖件模具压边圈管理面的模拟方法,同时结合该模拟方法提出了管理面优化设计方法。通过理论推导与仿真技术相结合,建立了管理面高度差计算模型,以及内、外压边力设定准则。该方法对于指导覆盖件冲压工艺设计,减少后期模具研配工作量具有重要意义。论文应用数值模拟技术同时结合试验数据,在对比分析模拟结果的基础上,研究了等效拉深筋和实体拉深筋在各种成形条件下对模拟精度的影响。结果表明,拉深筋的处理方式对压边力、起皱、破裂和厚度减薄率分布的准确性存在很大的影响。论文结论对提高覆盖件成形精细化仿真的精度有指导意义。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-27
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 汽车覆盖件冲压仿真技术发展  11-12
  1.3 汽车覆盖件冲压成形精细化仿真  12-22
  1.4 板料成形模拟中的回弹问题  22-24
  1.5 拉深筋优化问题的研究现状  24-25
  1.6 课题来源  25
  1.7 本文研究内容  25-27
2 高强度板拉深筋力学性能研究  27-56
  2.1 引言  27-30
  2.2 拉深筋研究和应用  30-34
  2.3 拉深筋研究存在的问题  34-35
  2.4 高强度板拉深筋实验  35-55
  2.5 本章小结  55-56
3 拉深筋试验中条料卷曲回弹现象的研究  56-69
  3.1 引言  56-57
  3.2 回弹基本理论  57
  3.3 回弹模拟关键技术  57-60
  3.4 拉深筋对高强度板卷曲变形影响研究  60-65
  3.5 理论分析  65-68
  3.6 本章总结  68-69
4 基于知识的增量法优化拉深筋  69-86
  4.1 引言  69-71
  4.2 基于知识的拉深筋优化设计  71-77
  4.3 动力显式算法  77-78
  4.4 工艺参数处理方法  78-80
  4.5 目标函数的定义  80-82
  4.6 应用实例  82-84
  4.7 本章小结  84-86
5 覆盖件模具研配与管理面优化设计  86-102
  5.1 引言  86-87
  5.2 变压边力技术的研究现状  87-88
  5.3 覆盖件模具研配  88-91
  5.4 管理面优化设计  91-100
  5.5 本章小结  100-102
6 拉深筋处理方式对模拟精度影响  102-114
  6.1 引言  102-103
  6.2 等效拉深筋的定义  103-104
  6.3 等效拉深筋和真实拉深筋的对比研究  104-106
  6.4 应用实例  106-113
  6.6 本章小结  113-114
7 总结与展望  114-116
  7.1 全文总结  114-115
  7.2 研究展望  115-116
致谢  116-117
参考文献  117-126
附录 攻读博士学位期间发表的学位论文  126

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 冷冲压（钣金加工） > 冷冲压工艺
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