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冲压成形数值模拟技术在前围上部结构设计中的应用研究

作　者: 袁俊荣
导　师: 那景新
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车钣金件冲压成形技术有限元 Auto Form
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 61次
引　用: 1次
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内容摘要

汽车车身结构采用了大量的金属冲压零件,并且由于白车身需要满足其他诸如动力、底盘等部件的安装要求及整车安全性的要求,车身金属冲压零件形状变得越来越复杂。车身金属冲压零件的这种变化为其设计制造带来了一定困难,导致其成形困难,后期需要设计部门根据制造部门的要求不断对零件进行修改,这在一定程度上降低了新车型的开发效率。随着CAD/CAE/CAM技术的发展,汽车白车身金属冲压零件结构与工艺设计完全突破了传统的设计方法,而计算机数值计算仿真技术对冲压成形的模拟则是目前金属冲压零件冲压成形分析中最活跃的领域。采用数值模拟分析技术进行板材冲压过程材料变形的计算仿真,可以预知板材金属的流动、零件局部及整体的应力应变、板材的温度分布、成形模具的受力、以及产品的缺陷和失效形式。这一技术为金属冲压零件结构设计分析、模具设计制作、工艺参数设定及优化等提供了极为有利的工具,对保证产品的质量、提高冲压材料利用率、缩短产品开发设计周期、降低生产制造成本具有重要意义。本文以天津一汽夏利汽车公司最新上市的某款经济型轿车的前围上部内板的设计与成形分析过程为例,深入探讨了CAE冲压成形数值模拟技术在该金属冲压零件结构设计与模具设计、工艺参数优化中的应用。文章首先结合汽车白车身金属冲压零件的生产特点进行了冲压分类,然后深入研究了冲压成形数值模拟的核心理论——有限元法,对计算机数值计算模拟技术的发展与研究现状做了总结。由于现阶段各大整车生产企业所使用的多为成熟的冲压成形模拟分析软件,其中包括AutoForm、Dyna-Form、Pam-Stamp等商业软件,本文逐一比较了这些软件的特点,并就天津一汽夏利汽车公司现阶段使用的AutoForm软件的优点做了详细说明。汽车车身的前围上部结构复杂,主要由前围上部内板、外板、内板加强板等多个金属冲压板件通过焊接组成,其中又以前围上部内板的成形最为困难,极易产生成形缺陷。文章即以前围上部内板为例,从其结构设计阶段开始,直至最终的投产成功,详细研究了CAE冲压成形数值仿真模拟技术在结构设计、冲压成形过程模拟、工艺确定与模具调试过程中的作用,并对经常遇到的问题以及应对方式做了深入总结。最后,本文对AutoForm这一仿真模拟软件在实际生产中的应用进行了对比研究,并认为以下方面值得进一步研究:1.总结常用的汽车金属冲压板件设计原则与冲压成形缺陷的应对方法,形成规范的缺陷应对表,提高问题解决效率;2.建立汽车车身金属冲压板件的基本模型库,尝试将车身金属冲压零件标准化和参数化,方便后续车型借鉴参考。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 研究项目的意义  9-10
  1.2 汽车钣金件的分类及生产要求  10-12
  1.3 金属板材冲压过程数值计算仿真技术有限元法理论研究  12-15
  1.4 汽车车身钣金件的设计方法发展概况  15-16
  1.5 本文的主要研究内容  16-19
第2章前围上部的结构设计流程分析及改进  19-29
  2.1 前围上部结构分析  19-22
  2.2 前围上部结构设计改进过程  22-27
  2.3 本章小结  27-29
第3章前围上部内板的冲压成形仿真及工艺改进  29-43
  3.1 冲压成形模拟仿真过程  29-31
  3.2 产品工艺路线的确定  31
  3.3 前围上部内板拉延序主要工艺  31-35
  3.4 模拟结果分析及结构改进过程  35-43
第4章前围上部内板结构的仿真结果验证  43-51
  4.1 模具调试  43-46
  4.2 成品件的生产  46-47
  4.3 零件检测  47-49
  4.4 结论  49-51
第5章总结与展望  51-53
参考文献  53-57
致谢  57

冲压成形数值模拟技术在前围上部结构设计中的应用研究

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