覆盖件面畸变机理及控制研究

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1、哈尔滨工业大学博士学位论文覆盖件面畸变机理及控制研究姓名：孙振忠申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：杨玉英20050601摘要面畸变是汽车覆盖件表面产生的局部起伏，其起伏高度一般在几十到几百微米，是由于板料从光滑的基准面向面外变位并具有某种程度的扩展而形成的表面缺陷。面畸变问题的存在是目前汽车覆盖件尤其是轿车外覆盖件表面质量的最重要影响因素。随着人们对车身外观质量要求的不断提高，车身板料厚度的不断减小，外形趋于复杂多样化以及高强度钢板和铝板在车身中的广泛应用，覆盖件设计和制造中的面畸变问题受到工程和研究人员的极大关注。本文通过对覆盏件形状及冲压成形特点的

2、分析，建立了利用柱面扁壳和双曲度扁壳零件研究面畸变的几何模型。分析了扁壳零件的成形特点及控制方法。提出了回弹和面畸变的测量方法。研究了柱面扁壳和双曲度扁壳的面畸变及回弹特征，同时给出了评价方法。推导了面畸变二维评价指标的公式。研究了面畸变评价指标的几何本质及物理意义，同时将二维面畸变评价指标推广到三维面畸变评价指标，并用柱面扁壳、汽车前翼子板及双曲度扁壳实例验证了所提出的面畸变指标的可靠性。以柱面扁壳为例，建立了与试验模型相一致的有限元数值模型，对其成形、回弹、切边的全过程进行了数值模拟。研究表明：成形结束时板料能够完全贴模，不存在面畸变现象；对比模拟和试验结果，

3、柱面扁壳回弹后面畸变沿柱面方向均呈M型分布，且面畸变数值大小符合的较好；柱面扁壳切边后面畸变沿柱面方向均呈U型分布，且面畸变数值大小符合的较好。这为面畸变形成机理的数值模拟研究奠定了基础。通过数值模拟，得到了成形、回弹、切边过程中的应力、应变信息，结合试验结果提出了面畸变形成的机理，并用汽车发动机罩板验证了面畸变形成机理分析的可靠性。以柱面扁壳为模型，研究了回弹和面畸变的相关性。研究表明，任何减小回弹的控制措施对面畸变的降低都是有益的。利用弹塑性小变形理论推导了柱面扁壳回弹量的理论解。试验与理论相结合分析了不同成形条件对回弹的影响规律，并迸一步研究了回弹控制机制。

4、以柱面扁壳为例，数值模拟和试验相结合研究了压边力、拉深筋、压料面形状等成形工艺因素对面畸变的影响规律；研究了屈服强度、硬化指数，哈尔滨工业大学T学博士学位论文厚向异性指数、硬化强度等材料性能因素对面畸变的影响规律；研究了板料厚度和凸模曲率半径对面畸变的影响规律。数值模拟和试验相结合研究了减小和消除面畸变的局部加压工艺，研究了加压垫片厚度、方向、位置与面畸变的形态及大小的关系，同时分析了局部加压工艺的力学本质。关键词覆盖件；面畸变；评价指标；机理；数值模拟．II．摘蘑AbstractSurfacedeflectionistheundulateregionofthea

5、utomobileouterpanelanditsheightisbetweentensandtllousandsofmicrons．Itisanappearancedefectwhichappearswhenthesheetmetalseparatesandextendsfromsmoothbenchmarksurface．NOWtheexistenceofsurfacedeflectioniSthemostinfluenceforautomobilepanels．especiallytheouterpanelsofsaloon．Withthehigherreq

6、uirementofauto—bodyappearancequality,theuseofthinnergaugesheetsandtheincreasingapplicationofhigherstrengthsteelsheetandaluminumsheetalloyintheauto-body,surfacedeflectionshavewidelybeentakenintofirstconsiderationbyengineersandresearchersinthedesignandmanufactureofauto-bodypanels．Thegeo

7、metricalmodelbasedoncylindricalshallowshellanddouble．curvedshallowshellisconstructedtostudysurfacedeflectionbyanalyzingtheshapeandformingprocessofauto·bodypanels．Formingcharacteristicsandcontrolmethodsforshallowshellpartsareresearched．Methodsforthemeasurementofspring·backandsurfacedef

8、lecti