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汽车轮罩拉深工艺稳健性设计及型面补偿数值模拟研究

作　者: 王云
导　师: 于忠奇；费冬
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 冲压过程仿真模具型面拉深筋设计工艺稳健优化回弹补偿
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 186次
引　用: 2次
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内容摘要

汽车覆盖件具有形状复杂、结构尺寸大、精度高、表面质量要求严格的特点,其拉深工艺型面设计与模具设计、以及量产下质量稳定性成为覆盖件产品开发中的一个瓶颈。冲压成形仿真技术在缩短汽车制造周期、降低成本、提高设计质量、增强市场竞争力等方面具有重要的意义。覆盖件模具型面设计是拉深模设计的中心环节,是影响覆盖件产品开发的重要因素。本论文分析了汽车轮罩冲压成形的工艺特点,对其冲压方向、压料面和工艺补充的合理性进行了研究。在轮罩拉深模型面设计过程中,基于数值模拟技术对比分析了压料面形状对零件成形性的影响,并比较了拉深筋布置方式对轮罩拉深成形性能的影响。通过轮罩成形性分析,优化设计出轮罩拉深模具工艺型面和工艺参数。数值模拟研究表明,该轮罩拉深工艺在成形性能方面获得了较满意的结果。在上述设计的轮罩拉深工艺基础上,运用冲压成形稳健设计技术和冲压成形计算机仿真技术,针对轮罩拉深中的破裂和起皱两个主要质量问题,通过选择合适的质量评价指标及工艺和材料影响因素,对轮罩冲压成形进行参数敏感性分析和工艺稳健性优化,为保证量产条件下轮罩成形质量的稳定奠定基础。轮罩冲压成形的尺寸精度影响着产品的装配精度。在轮罩稳健的工艺基础上,论文对轮罩成形进行了回弹仿真分析,并利用Dynaform的回弹补偿模块对覆盖件进行回弹补偿。回弹补偿模拟分析结果表明,一次补偿后回弹量得到明显改善,满足了工程设计要求。从而大大减少了设计及实际中反复试模、修模工作量,并降低了冲压件的制造成本、缩短了新产品的开发周期。通过本课题的研究,以上研究成果形成了一套可用于覆盖件拉深模工艺和模具型面设计的技术思路。本文最大特色是借助稳健设计技术分析了所设计的拉深工艺的质量稳定性,为量产条件下成形质量控制提供技术依据。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题研究的目的和意义  12-13
  1.2 汽车覆盖件成形仿真技术现状分析  13-16
    1.2.1 模具型面设计研究现状  14
    1.2.2 稳健设计研究现状  14-15
    1.2.3 回弹控制研究现状  15-16
  1.3 课题选题背景及研究内容  16-17
第二章板料冲压数值模拟的有限元理论及分析方法  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 几何非线性分析中应变和应力的度量  17-20
    2.2.1 物体运动和变形的描述  18
    2.2.2 应变的度量  18-19
    2.2.3 应力的度量  19-20
  2.3 板壳成形单元模型  20-21
    2.3.1 基本板壳理论  20
    2.3.2 板壳单元  20-21
  2.4 非线性弹塑性材料本构关系  21-23
    2.4.1 屈服准则  21-22
    2.4.2 塑性硬化模型  22
    2.4.3 流动法则  22-23
  2.5 接触及摩擦的处理  23-25
    2.5.1 接触问题的力学模型  23-24
    2.5.2 接触问题的处理方法  24
    2.5.3 接触中的摩擦处理  24-25
  2.6 Eta/DYNAFORM 软件实现  25-26
    2.6.1 Eta/DYNAFORM 软件简介  25
    2.6.2 汽车轮罩拉深过程的实现  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章汽车轮罩拉深工艺设计  27-56
  3.1 引言  27
  3.2 覆盖件拉深工艺概述  27-28
  3.3 汽车轮罩拉深成形特点  28-29
  3.4 拉深方向的选择  29-30
  3.5 模具型面设计方法的选择  30-32
    3.5.1 压料面－工艺补充面设计原则  30-31
    3.5.2 工艺补充面－压料面设计原则  31-32
    3.5.3 压料面－工艺补偿面同时创建原则  32
  3.6 压料面的设计  32-37
    3.6.1 压料面对拉深成形的影响  32
    3.6.2 压料面的设计原则  32-33
    3.6.3 汽车轮罩的压料面设计及其优化  33-37
  3.7 工艺补充面的构建  37-43
    3.7.1 工艺补充面的概念  37
    3.7.2 工艺补充面的作用  37-38
    3.7.3 工艺补充面的设计原则  38-39
    3.7.4 常见工艺补充类型  39-40
    3.7.5 工艺补充面典型的二维截面特征线参数化  40-43
  3.8 拉深筋的设计及其优化  43-55
    3.8.1 拉深筋的工作原理、作用及基本结构形式  43-44
    3.8.2 等效拉深筋模型  44-45
    3.8.3 拉深筋布置对成形质量的影响  45-48
    3.8.4 拉深筋截面尺寸对阻力的影响  48-50
    3.8.5 等效拉深筋的模拟优化  50-55
  3.9 本章小结  55-56
第四章汽车轮罩冲压成形工艺稳健设计  56-73
  4.1 引言  56
  4.2 冲压成形稳健设计方法  56-58
    4.2.1 稳健设计的概念  56
    4.2.2 稳健设计的基本原理  56-57
    4.2.3 轮罩冲压成形稳健设计流程  57-58
  4.3 板料冲压成形的分区间高精度响应面模型  58-60
    4.3.1 板料成形分区间响应面模型建立方法  58-59
    4.3.2 板料成形分区间响应面模型精度的校验  59-60
  4.4 汽车轮罩冲压成形工艺稳健设计  60-72
    4.4.1 汽车轮罩产品质量指标的确定  60-61
    4.4.2 成形决定性影响因素分析  61-64
    4.4.3 基于均匀试验的响应面模型的建立与分析  64-66
    4.4.4 质量指标随机分析方法  66-68
    4.4.5 考虑随机波动偏差的稳健工艺优化  68-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章汽车轮罩的型面补偿研究  73-82
  5.1 引言  73
  5.2 汽车轮罩回弹变形特点与控制方法  73-75
    5.2.1 回弹的工艺因素控制  73-74
    5.2.2 回弹的模具型面补偿控制  74-75
  5.3 面向回弹控制的汽车轮罩模具设计方法  75-76
  5.4 基于模面补偿的汽车轮罩回弹控制  76-81
    5.4.1 汽车轮罩的回弹分析  76-78
    5.4.2 汽车轮罩的型面补偿分析  78-81
  5.5 本章小结  81-82
第六章总结与展望  82-84
  6.1 总结  82-83
  6.2 本文的不足及展望  83-84
参考文献  84-88
致谢  88-89
攻读硕士期间发表的学术论文  89

汽车轮罩拉深工艺稳健性设计及型面补偿数值模拟研究

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