汽车铝合金门外板冲压成形及回弹工艺研究

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1、汽车铝合金门外板冲压成形及回弹工艺研究StudyontheProcessofFormingandSpringbackofAluminumAlloyDoorOuter工程领域：材料学作者姓名：王磊指导教师：魏强副教授企业导师：张秀芳教授天津大学材料科学与工程学院二零一七年九月摘要近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得在全球汽车保有量超10亿且不断增长的今天，减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争力、促进可持续发展的关键。用铝合金结构代替传统钢结构，可使汽车质量减轻30%～40%，越来越多的汽车厂商开始用铝合金代替传统的钢材，铝合

2、金材料得到了越来越广泛的应用。针对汽车企业需求，我们选择材料为铝合金6016系列的车门外板作为研究对象，基于UG和Autoform软件开展了铝合金车门外板冲压成形的模拟、模具设计与制造以及回弹的研究工作。在研究过程中，由于铝合金相比较碳钢具有高屈服强度和高抗拉强度等特性，这会导致铝合金材料冲压成形性能较差，极易产生起皱、拉裂及回弹等缺陷，因此我们对铝合金车门外板成型模具进行了重新设计和修正。具体如下：（1）针对于水切处立壁存在开裂风险，将其拉延模具中立壁斜面打斜15°，水切区域圆角放大到R10。（2）针对于由于铝合金的局部变形能力差所导致的翻边少

3、料所引起的开裂，通过将其翻边模具中减少翻边高度的设计来消除翻边引起的开裂。（3）针对于铝合金材料的回弹大的特点，在翻边工序引入了翻边托料芯来降低回弹。基于以上问题，对铝合金车门外板成形方案进行了优化，对铝合金车门外板成型模具进行了设计和修正，现场跟踪模具的制造、装配，并对模具进行了调试，在调试过程中，解决了水切处开裂、制件卡死及翻边开裂等问题，对加工制备出的铝合金车门外板进行了成形极限、减薄和回弹检测，检测结果显示其门板尺寸精度和质量符合企业要求。关键词：铝合金车门外板，有限元仿真，模具设计和制造，回弹分析和补偿ABSTRACTInthepast

4、20years,theworld'senergyproblemshavebecomemoreandmoreserious,whichmakesreducingautomobileweightandfuelconsumptionbecomethekeytoimprovecompetitivenessandpromotesustainabledevelopmentofautomobilemanufacturersinthesituationofglobalcarownershipexceeding1billionandincreasing.Thequ

5、alityofcarcanreduce30%to40%byusingaluminumalloystructuretoreplacethetraditionalsteelstructure.Moreandmorecarmanufacturersbegantousealuminuminsteadofthetraditionalsteel.Aluminumalloyhasbeenmoreandmorewidelyusedintheautomotiveindustry.Inordertomeettheneedsofautomobileenterprise

6、s,dooroutermaterial,aluminumalloy6016series,wasselectedasresearchobject,stampingformingnumericalsimulationofthealuminumalloydoorouteranddesignandmanufacturingofthemoldandspringbackcontrolwerestudiedbyusingtheUG/Autoformsoftware.Duringtheresearch,thelimitedstampingpropertiesof

7、thealuminumalloysattributedtotheirhighyieldstrengthandtensilestrengthcomparedwithcarbonsteel’sperformanceresultedinwrinkling,cracking,springbackandotherdefects.Therefore,wehaveredesignedandmodifiedtheformingmoldsofthealuminumalloydoorouter.Thedetailsareasfollows:(1)Toavoidthe

8、riskofcrackingonthewallofthewatercut,wewillmaketheverticalwallbevelo