汽车用铝合金冲压成形仿真与实验研究

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1、学校代码10530学号201510161730分类号TG31密级公开硕士学位论文汽车用铝合金冲压成形仿真与实验研究学位申请人刘建鹏指导教师林启权教授学院名称机械工程学院学科专业材料工程研究方向材料成型及数值模拟二〇一八年五月SimulationandExperimentStudyonStampingFormabilityofAluminumAlloyPanelforAutomobileCandidateLiuJianpengSupervisorProf.LinQiquanCollegeSchoolofMechanicalEn

2、gineeringProgramMaterialEngineeringSpecializationMaterialFormingandNumericalSimulationDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay，2018摘要摘要近年来，世界汽车发展的主题围绕汽车轻量化展开。与传统的高强钢相比，铝合金以独特的密度小，耐腐蚀，比强度和比刚度高，易于回收利用等优点，受到汽车制造厂商的亲睐，成为汽车车身选材的主要方向。本文以某车型背门锁安装加强件为研究对象，分析了冲压过程中不同

3、工艺参数对铝合金的冲压成形性的影响。为了保证铝合金代替高强钢后，产品性能不发生变化，通过等强度理论计算得出最合适的铝板厚度。同时，为了减少试验手段的盲目性，节省成本，采用有限元分析软件Autoform对加强件冲压过程进行数值模拟仿真，得到加强件冲压成形性的变化规律。本文对2mm厚的5052H32铝合金进行单向力学拉伸试验，得到应力-应变曲线，通过对曲线进行分析，计算出应变硬化指数n值，各向异性r值等冲压性能参数，建立了符合5052H32板料性能参数表；利用Autoform软件对5052H32对拉深、杯突进行模拟仿真，重点分析

4、了压边力、凹模圆角半径、应变硬化指数、拉深筋宽度、厚径比对拉深性能的影响。仿真结果表明：板料的拉深性能与凹模圆角半径、应变硬化指数呈正相关；与压边力、拉深筋宽度、厚径比呈负相关。分析了板料的直径对杯突值IE的影响，仿真结果表明：板料的直径对杯突值IE的影响呈负相关。同时，结合相应的试验，以板料直径、压边力为设计变量，分析工艺参数对铝合金的成形性能的影响。对比试验结果与仿真结果可知，两者吻合较好，有效地验证了有限元仿真计算方法的可靠性。建立了某车型背门锁安装加强件的冲压仿真模型，对材料为铝合金5052H32和高强钢B240P分

5、别进行有限元计算。在同时满足刚度和强度设计要求的条件下，使用2mm铝合金板代替1.5mm高强钢板。采用正交试验分析四种工艺参数，获取以铝合金加强件变薄百分比为评判指标的最优冲压工艺参数组合。正交试验结果表明：四种工艺参数影响的主次顺序由大到小依次为压边力、拉深筋宽度、摩擦系数、冲压速度。最优冲压工艺参数组合：压边力200kN，摩擦系数0.11，拉深筋宽度15mm，冲压速度1500mm·s-1。将得到的最优工艺参数用于工程实际中，生产出来的产品无开裂，起皱等缺陷。采用三坐标测量仪对铝合金加强件与高强钢加强件进行扫描并采集数据，

6、使用GeometryQualify软件对采集到的数据进行偏差分析，得出铝合金的回弹量大于高强钢，这与实际结果相一致，分析了二者回弹差异原因，为企业开发新产品提供必要的技术支持。关键词：5052H32铝合金；冲压成形性；高强钢；有限元仿真；铝代钢IAbstractAbstractInrecentyears,thethemeoftheworld'sautomobiledevelopmenthascenteredonthelightweightdevelopmentofautomobiles.Comparedwithtraditi

7、onalhigh-strengthsteels,aluminumalloysareuniqueindensity,corrosionresistance,highspecificstrengthandspecificrigidity,andeasytorecycle.Theyarefavoredbyautomobilemanufacturersandhavebecomethemaindirectionforautobodymaterialsselection.Thisarticletakesthebackdoorlockin

8、stallationreinforcementofacertainmodelastheresearchobject,andanalyzestheimpactofdifferentprocessparametersonthestampingformabilityofaluminumalloy