面向产品设计的回弹模拟与几何补偿方法研究.pdf

《面向产品设计的回弹模拟与几何补偿方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分类号学号D201077166学校代码10487密级博士学位论文面向产品设计的回弹模拟与几何补偿方法研究学位申请人：李贵学科专业：材料加工工程指导教师：柳玉起教授答辩日期：2014年05月22日 ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofPhilosophyinEngineeringResearchonSpringbackSimulationandGeometricCompensationMethodfortheProductDesignPh.D.Candidate:Li

2、GuiMajor:MaterialProcessingEngineering:Prof.LiuYuqiSupervisorHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2014 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论

3、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日 华中科技大学博士学位论文摘要随着汽车安全性和轻量化要求的不断提高，高强度钢板和铝镁合金等材料应用的比例越来越高，但给产品设计和模具制造带来了很多

4、新的问题。回弹是高强钢板和铝镁合金板冲压成形的主要缺陷之一，严重影响模具试模周期和零件的尺寸精度，是现阶段汽车冲压成形的研究热点。由于回弹的影响因素较多，目前有限元数值模拟技术还不能准确预测成形后的回弹量，主要依靠现场的反复试模来修正回弹量，严重影响了模具制造周期和质量。因此，急需一种从产品设计、模具设计到模具调试过程的解决方案，能够快速预测和补偿回弹，提高先进高强度钢板冲压件的尺寸精度。论文结合国家科技重大专项:““高档数控机床与基础制造装备”的子课题-高强钢板冷冲压成形技术研究”（项目编号2010ZX04014-072）和国家自然科学基金资助项目：“DP和TRIP钢板冲压

5、成形工艺参数及表面损伤的数值建模与模拟研究”（50905066），对汽车先进高强钢板结构件的回弹工艺控制法的试验、全工序精细化回弹仿真、几何回弹补偿算法及系统、面向产品的快速模拟方法进行了深入的研究。并在此基础上，开发了首个应用于冲压同步工程的面向产品开发全流程的集成系统。为了研究高强钢板回弹的工艺控制规律，采用伺服成形技术研究了工艺参数对先进高强钢板和铝板回弹控制的影响，总结了基于伺服成形的冲压成形回弹工艺控制规律。通过反复加载、增加压边力和镦死力、强压负间隙等方法使板料在厚度方向发生了挤压变形，可以有效减少回弹；而保压时间、成形速度的变化对回弹控制影响不大。试验表明，控制

6、工艺参数只能减少回弹，很难达到消除回弹的目标。因此，为了有效解决回弹，需要进一步借助有限元数值模拟和回弹补偿的方法。数值模拟回弹的精度是目前的主要问题，论文结合S_Rail高强钢板零件强压和负间隙成形试验结果，提出了一种基于厚向多点积分的8节点实体壳单元模型MHSSS，解决了板料受厚向挤压变形的数值模拟问题；进一步建立了基于精细数字化模面为核心的全工序精细化回弹模拟方法。精细数字化模面是以CATIA平台为基I 华中科技大学博士学位论文础，包括真实的拉深筋模型、真实的强压及空开处理、真实的后工序付型空开处理。通过实体壳单元模型和全工序精细化仿真提高了成形和回弹模拟的精度，解决了

7、先进高强钢冲压成形回弹模拟精度不足的问题。为了解决CAE回弹模拟结果无法直接补偿到精细数字化模面上的难点。对汽车结构零件根据其结构特点和回弹补偿思路进行了精细化的分类研究，提出了一种基于UV线的快速几何回弹补偿算法，并在CATIA平台上开发了一套几何回弹补偿系统。实现了对高强钢板零件回弹的精细数字化几何快速补偿。回弹补偿后的模面能够保持与补偿前模面的拓扑关系和曲面连续性，可以直接用于生产加工制造。在产品设计源头控制回弹缺陷是解决回弹最有效的方法之一，因此面向冲压同步工程提出了基于产品的选择性子结构快速分