汽车覆盖件冲压模具结构优化与分析

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1、西安科技大学硕士学位论文汽车覆盖件冲压模具的结构优化与分析姓名：徐自立申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：郭志勇;娄茂昆@论文题目：汽车覆盖件冲压模具的结构优化与分析专业：固体力学硕士生：徐自立（签名）指导老师：郭志勇（签名）娄茂昆（签名）摘要近年来我国汽车工业飞速发展，众多汽车企业都在为缩短新车型研发周期、降低生产成本而努力。冲压模具作为生产汽车覆盖件的重要工艺装备，其设计质量和成本对汽车的生产研发有着重要影响。随着能源和钢铁价格不断上涨，控制模具成本显得尤为重要。另外，高强度钢板等新材料、伺服压力机等新设备的应用

2、，对传统的冲压模具提出了新的问题和挑战。要解决这些问题就必须加强对模具结构优化设计和模具结构分析的研究。本文在总结原有模具结构分析方法的基础上，从覆盖件模具入手，提出了基于板料成形模拟的冲压模具结构优化方法和分析方法。采用冲压成形模拟和结构优化分析解耦的思路，运用拓扑优化技术，以某行李箱盖外板和后备箱盖外板为例，设计出新的冲压模具结构，并对其在冲压过程中的受力和变形规律进行了分析。结构优化方面，首先运用专业的成形模拟软件PAMSTAMP2G对板料冲压成形过程进行模拟，得到冲压过程中板料对模具的作用力。这些荷载通过笔者编写的

3、FORTRAN程序Pam2OptiStruct.exe转换后直接施加到模具结构优化模型上。然后利用OptiStruct的拓扑优化技术，对模具结构进行优化，最后借助CAD系统CATIA在优化结果的基础上设计出新的模具结构。经结构分析验证，新结构相对传统结构减重15%左右，而柔度降低5%左右，同时保证变形和等效应力在许可的范围内。这说明新设计的模具结构优于传统模具结构。结构分析方面，板料冲压成形过程看作一个准静态过程。本文将连续的冲压过程用n个时间点的静态结构分析序列来近似，通过分析一系列的模具受力和变形，得到整个冲压过程中模

4、具的受力和变形规律。关键词：覆盖件；冲压模具；结构优化；模具结构分析；数值模拟研究类型：应用研究Subject：StructuralOptimizationandAnalysisofStampingDieforAutomobilePanelSpecialty：SolidMechanicsNam：XuZili(Signature)Instructor：GuoZhiyong(Signature)LouMaurice(Signature)ABSTRACTInrecentlyyears,astherapiddevelopmento

5、fautomobileindustry,manyautomobileenterprisesaremakinggreateffortstoshortendevelopmentcycleanddiminishproductioncost.Stampingdie,asanimportantprocessequipmentofautomobilepanelproduction,itscostandqualityhasasignificantimpactonR&D(ResearchandDevelopment).Withthepri

6、cesrisingofenergyandiron,savingcostofdiehasbecomemoreandmoreimportant.Ontheotherhand,traditionalautopaneldiearefacingnewchallengesbecauseoftheapplicationofnewmaterialsandnewequipmentssuchashigh-strengthsteelandservopress.Alloftheseneedfurtherresearchonitsstructura

7、loptimizationandanalysis.Thispapersummarizedtheexistingmethodsofdiestructureanalysis.Startingwithautomobilepaneldie,thestructuraloptimizationandanalysismethodsforstampingdiewereproposedbasedonthesheetmetalformingsimulation.Withthethoughofdecouplingthestampingsimul

8、ationandstructureanalysis,usingtopologyoptimizationtechniques,thenewstamping-diestructuresforahoodandadecklidouterpanelweredesignedasanexample.Andthenth