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高强度钢板冲压件回弹的研究
作 者: 曹克利
导 师: 邢忠文
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 高强度钢板 冲压件 数值模拟 回弹 模具型面补偿
分类号: TG386
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
回弹是板料成形中的三种主要缺陷之一,也是其中最难控制的。回弹的存在直接影响到冲压件的形状、尺寸、精度和表面质量。特别是近年来高强度钢板在汽车车身制造中的大量应用,使得回弹问题尤为突出。高强度钢的机械性能和普通低碳钢有很大差异,钢板高强度化易引起塑性下降,成形性变差,而屈服强度的提高则引起面畸变和显著的回弹效应,增加形状不稳定性。因此,高强度钢冲压成形中的回弹是工业生产中的一个实际问题,也是学术界关注的热点。首先,在参考大量国内外技术资料的基础上,阐述了板料成形数值模拟理论中的关键技术。针对目前的研究现状,指出在分析板料成形问题时应采用大变形弹塑性有限元法,使用有限元模拟软件Dynaform,并结合弹塑性有限元方法对冲压件的回弹规律进行了研究。其次,分析了板料成形中产生回弹的原因,阐述了在回弹研究中所采用的建模方法和计算方法,同时分析了影响回弹预测的因素。然后,建立了曲面扁壳件的力学模型及有限元模型,分析了压边力、摩擦系数、板料厚度、拉深深度以及拉深筋对回弹的影响规律,介绍了回弹控制的一些方法,并利用模拟所得的结论和模具型面补偿方法对回弹进行了控制,研究结论对其它冲压件生产的回弹控制起到指导和参考意义。最后,通过正交实验方法分析各因素对回弹的影响程度,进而确定相关参数的合理数值,并通过实验加以验证。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第1章 绪论 9-16 1.1 课题的背景及意义 9-12 1.2 国内外研究现状 12-15 1.2.1 理论研究 12-13 1.2.2 回弹控制及补偿的研究 13-15 1.3 课题主要研究内容 15-16 第2章 回弹有限元数值模拟的基本理论 16-28 2.1 板料成形力学特点 16 2.2 回弹数值模拟的关键理论 16-20 2.2.1 板料卸载回弹原理 16-17 2.2.2 材料本构关系 17-20 2.3 回弹数值模拟计算方法 20-22 2.3.1 回弹分析的建模方法 20-21 2.3.2 回弹数值模拟的算法 21-22 2.4 影响回弹有限元模拟精度的主要因素 22-24 2.4.1 模具圆角处单元划分 22 2.4.2 虚拟凸模速度 22-23 2.4.3 板料单元尺寸 23 2.4.4 材料模型及参数 23-24 2.4.5 摩擦特性 24 2.4.6 有限元算法 24 2.5 有限元数值模拟软件eta/Dynaform 24-26 2.6 回弹分析方法 26-27 2.6.1 无缝转接法(Seamless) 26-27 2.6.2 Dynain方法 27 2.7 本章小结 27-28 第3章 回弹的数值模拟及影响因素研究 28-42 3.1 引言 28 3.2 曲面扁壳件回弹的计算 28-32 3.2.1 有限元模型的建立 28-29 3.2.2 模具形状基本尺寸以及材料属性设置 29-30 3.2.3 Tools及摩擦系数的设置 30-31 3.2.4 定义分析工步 31-32 3.2.5 回弹设置 32 3.3 数值模拟及结果分析 32-40 3.3.1 压边力的影响 32-34 3.3.2 摩擦状态的影响 34-35 3.3.3 板料厚度的影响 35-36 3.3.4 拉深筋的影响 36-40 3.4 本章小结 40-42 第4章 回弹补偿的研究 42-47 4.1 引言 42 4.2 模具型面补偿法原理 42-43 4.3 模具补偿 43-46 4.3.1 有限元模型 43-44 4.3.2 模具尺寸修改 44-46 4.4 本章小结 46-47 第5章 正交设计及回弹的实验研究 47-61 5.1 正交设计方法 47-54 5.1.1 挑因子与选水平 47-48 5.1.2 选正交表 48 5.1.3 不考察交互作用的表头设计 48 5.1.4 制订试验方案 48-49 5.1.5 方差分析 49-54 5.2 回弹的实验研究 54-56 5.2.1 实验设备及装置 54-55 5.2.2 数据测量方法 55-56 5.3 实验结果和有限元数值模拟结果的比较 56-60 5.3.1 不同压边力对回弹的影响 57-58 5.3.2 拉深筋布置方式对回弹的影响 58-60 5.4 本章小结 60-61 结论 61-62 参考文献 62-67 致谢 67
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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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