汽车覆盖件快速模具开发方法及工艺研究

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1、论文题目:汽车覆盖件快速模具开发方法及工艺研究专业;机械制造及自动化博士生:罗成明(签名)指导教师:丁玉成(签名)摘要针对汽车覆盖件模具开发周期长、成本高的缺点,从闭环制造思想出发提出了基于CAE/RPIRT的汽车覆盖件模具快速开发系统。本文重点研究了支撑该系统的若干关键技术,主要包括:板料成形毛坯反算、覆盖件成形工艺型面的优化及修正、快速模具制造工艺、模具的表面强化与性能。板料毛坯形状是影响成形过程的重要因素之一,本文结合板料成形过程的CAE技术,利用一步模拟法和增量法对典型零件的可成形性作了对比分析

2、,提出基于板料冲压成形FEM分析结果的毛坯形状反推算法。该算法属于考虑物理变形规律的几何映射方法,结果具有较高的可信度,且能与含有各种自适应网格划分的有限元分析过程结合进行毛坯形状反算。数值模拟技术的不断完善和计算效率的日益提高使其在板料成形分析中得到了广泛的应用,并已成为评判工艺成形性的重要手段。本文针对覆盖件工艺型面设计建立了优化设计数学模型,将扫描单纯形法和模拟退火法融合起来,提出了一种混合优化算法SSMSA:利用长安ALTO前翼子板的型面优化设计验证了算法的计算高效性和实用性。电弧喷涂快速制模以

3、其速度快、成本低的优点,可用于覆盖件的开发和小批量的试制。针对大型覆盖件快速模具的综合误差控制,提出了一种喷涂制模优化工艺,采用该工艺制造轿车前翼子板拉延模具并得到了合格的成形件,模具成本为钢制模具的15-18%,制造周期为机械加工的25%,模具尺寸偏差不超过0.02%,粗糙度达到Ra0.649,um。模具的表面质量直接关系模具的使用寿命。本文研究了电刷镀强化模具型面的机械与力学性能并得到了电刷镀强化喷涂快速模具的最佳工艺参数。研究表明致密快镍镀层的耐磨性能明显高于快速镍镀层;致密快镍比快速镍更适合用于

4、金属喷涂快速模具表面强化,其最佳工作参数为:初始温度250C,工作电压12Vo应用覆盖件模具快速开发系统实现了长安ALTO翼子板1:5拉延模具、长安SC6350汽车发动机罩1:3拉延模具和1:1拉延模具的快速开发。实际应用表明,包括分析、设计、制造等各个环节均可以顺利进行,该系统对于覆盖件成形模具的快速开发具有良好的工程应用价值。关键词:汽车覆盖件模具板料冲压有限元CAE型面优化论文类型:应用基础本文得到国家“十五”科技攻关项目“基于快速原型的快速制造集成系统的研究与应用示范”C2001B4203B10

5、)和国家“863”项目“面向产品开发的快速模具制造集成技术及设备”(2001AA421270)资助。Subject:RapidToolingDevelopmentforSheetMetalFormingofAutomobilePanelSpecialtyMechanicalEngineeringName:LuoChengming(Signature).Advisor:DingYucheng(Signature)ABSTRACTConventionaldevelopmentprocessofthedies

6、forautomobilepanelisusuallylengthyandcostly.Thisdissertationproposesarapidmanufacturingprocessforautomobilepanelstampingdies,leadingtoarapidtoolingdevelopmentsystembasedonCAE,RapidPrototyping(RP)andRapidTooling(RT).Thisrapidtoolingdevelopmentsystemconsis

7、tsofmetalformingCAE,CAD/CAM,rapidmanufacturingprocessofdies,reconstructingoffreeformsurfaceandmanufacturingerroranalysis.Specialemphasesareatachedtosomeenablingtechnologies,suchastheoptimumdesigninsheetmetalformingprocesses,shapeoptimizationandcorrection

8、,rapidtoolingprocessandtoolsurfacestrengthening.Becausetheblankshapedesignisacriticalstepinsheetmetalforming,anFEMnumericalsimulationofthesheetmetalformingisdevelopedirrthisdissertationtodeterminetheblankshape.Themethodcom

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1、论文题目:汽车覆盖件快速模具开发方法及工艺研究专业;机械制造及自动化博士生:罗成明(签名)指导教师:丁玉成(签名)摘要针对汽车覆盖件模具开发周期长、成本高的缺点,从闭环制造思想出发提出了基于CAE/RPIRT的汽车覆盖件模具快速开发系统。本文重点研究了支撑该系统的若干关键技术,主要包括:板料成形毛坯反算、覆盖件成形工艺型面的优化及修正、快速模具制造工艺、模具的表面强化与性能。板料毛坯形状是影响成形过程的重要因素之一,本文结合板料成形过程的CAE技术,利用一步模拟法和增量法对典型零件的可成形性作了对比分析

2、,提出基于板料冲压成形FEM分析结果的毛坯形状反推算法。该算法属于考虑物理变形规律的几何映射方法,结果具有较高的可信度,且能与含有各种自适应网格划分的有限元分析过程结合进行毛坯形状反算。数值模拟技术的不断完善和计算效率的日益提高使其在板料成形分析中得到了广泛的应用,并已成为评判工艺成形性的重要手段。本文针对覆盖件工艺型面设计建立了优化设计数学模型,将扫描单纯形法和模拟退火法融合起来,提出了一种混合优化算法SSMSA:利用长安ALTO前翼子板的型面优化设计验证了算法的计算高效性和实用性。电弧喷涂快速制模以

3、其速度快、成本低的优点,可用于覆盖件的开发和小批量的试制。针对大型覆盖件快速模具的综合误差控制,提出了一种喷涂制模优化工艺,采用该工艺制造轿车前翼子板拉延模具并得到了合格的成形件,模具成本为钢制模具的15-18%,制造周期为机械加工的25%,模具尺寸偏差不超过0.02%,粗糙度达到Ra0.649,um。模具的表面质量直接关系模具的使用寿命。本文研究了电刷镀强化模具型面的机械与力学性能并得到了电刷镀强化喷涂快速模具的最佳工艺参数。研究表明致密快镍镀层的耐磨性能明显高于快速镍镀层;致密快镍比快速镍更适合用于

4、金属喷涂快速模具表面强化,其最佳工作参数为:初始温度250C,工作电压12Vo应用覆盖件模具快速开发系统实现了长安ALTO翼子板1:5拉延模具、长安SC6350汽车发动机罩1:3拉延模具和1:1拉延模具的快速开发。实际应用表明,包括分析、设计、制造等各个环节均可以顺利进行,该系统对于覆盖件成形模具的快速开发具有良好的工程应用价值。关键词:汽车覆盖件模具板料冲压有限元CAE型面优化论文类型:应用基础本文得到国家“十五”科技攻关项目“基于快速原型的快速制造集成系统的研究与应用示范”C2001B4203B10

5、)和国家“863”项目“面向产品开发的快速模具制造集成技术及设备”(2001AA421270)资助。Subject:RapidToolingDevelopmentforSheetMetalFormingofAutomobilePanelSpecialtyMechanicalEngineeringName:LuoChengming(Signature).Advisor:DingYucheng(Signature)ABSTRACTConventionaldevelopmentprocessofthedies

6、forautomobilepanelisusuallylengthyandcostly.Thisdissertationproposesarapidmanufacturingprocessforautomobilepanelstampingdies,leadingtoarapidtoolingdevelopmentsystembasedonCAE,RapidPrototyping(RP)andRapidTooling(RT).Thisrapidtoolingdevelopmentsystemconsis

7、tsofmetalformingCAE,CAD/CAM,rapidmanufacturingprocessofdies,reconstructingoffreeformsurfaceandmanufacturingerroranalysis.Specialemphasesareatachedtosomeenablingtechnologies,suchastheoptimumdesigninsheetmetalformingprocesses,shapeoptimizationandcorrection

8、,rapidtoolingprocessandtoolsurfacestrengthening.Becausetheblankshapedesignisacriticalstepinsheetmetalforming,anFEMnumericalsimulationofthesheetmetalformingisdevelopedirrthisdissertationtodeterminetheblankshape.Themethodcom

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