汽车V302副车架塑性成形数值模拟及试验研究

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1、中图分类号：TG394论文编号：102870618-SZ006学科分类号：085204硕士学位论文汽车V302副车架塑性成形数值模拟及试验研究研究生姓名郭群专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师陶杰教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyNumericalSimulationandExperimentalInvestigationonthePlast

2、icFormationofAutomotiveV302SubframeAThesisinMaterialsEngineeringbyGuoQunAdvisedbyProfessorTaojieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来，由于汽车、航空航天等工业领域对轻量化零件的需求不断增加，内高压成形技术在汽车结构轻量化中得到了越来越广泛的应用。应用内高压成形技术制造副车架，在保证副车架性能的前提

3、下，具有壁厚分布均匀，成形工序少，强度、刚度高，尺寸精度高等优点。本文以具有三维弯曲轴线变截面的副车架横梁和纵梁为研究对象，建立了弯曲成形、预成形、内高压成形的有限元模型。通过数值模拟结果的分析，掌握了工艺参数对成形件壁厚分布的影响规律，并对成形过程中产生的缺陷进行了分析。最后，通过实际成形试验获得了尺寸和形状精度符合要求的副车架横梁和纵梁。通过对副车架横梁和纵梁的形状特征分析，制定了合理的塑性成形工艺方案；通过对比纵梁的两种内高压成形工艺方案在模具制造成本、模具安装便捷性等方面的优缺点，最终选择一模两件圆端添加工艺补充段作为副车架纵梁的内高压成形工艺方案；确定了副车

4、架横梁和纵梁内高压成形的基本参数：管坯直径、壁厚、长度、初始屈服压力、整形压力、合模力。通过单向拉伸试验，获得SPH440的材料参数，拟合得到材料的本构模型。基于有限元分析软件DYNAFORM5.9.2，对副车架横梁和纵梁绕弯成形、预成形、内高压成形的过程进行数值模拟；研究了相对弯曲半径、上模下压量、加载路径、摩擦系数等工艺参数对壁厚分布及截面畸变的影响规律。研究结果表明：对于副车架横梁，绕弯成形过程中，设置弯曲半径为250mm且添加芯棒时，成形件壁厚最大减薄率为6.59%；预成形过程中，上模下压量为40mm时，横梁零件未发现截面畸变现象；内高压成形过程中，采用阶梯加

5、载路径4，摩擦系数为0.05，成形零件壁厚最大减薄率为13.81%，最大增厚率为27.45%，壁厚分布均匀无缺陷。对于纵梁零件，绕弯成形过程中，设置弯曲半径为120mm且添加芯棒时，成形件壁厚最大减薄率为11.50%；内高压成形过程中，采用阶梯加载路径5，摩擦系数为0.05，成形零件壁厚最大减薄率为14.90%，最大增厚率为24.94%，壁厚分布均匀无缺陷。设计了预成形模具、内高压成形模具以及内高压成形密封冲头；根据数值模拟结果对副车架横梁和纵梁的实际塑性成形过程进行了试验研究，分析了弯曲成形、预成形、内高压成形后零件典型截面的壁厚分布，并对实际成形过程中产生的缺陷进

6、行分析。关键词：副车架，绕弯，预成形，内高压成形，数值模拟I汽车V302副车架塑性成形数值模拟及试验研究ABSTRACTInrecentyears,tubehydroformingtechnologyhasbeenwidelyusedinautomobileandaerospaceindustriesduetotheincreasinglightweightpartsdemand.Underthepremisetoguaranteetheperformance,thesubframemanufacturedbytubehydroformingtechnologyhas

7、theadvantagesofmoreuniformwallthicknessdistribution,lessformingprocess,higherstrengthandrigidity,betterdimensionalandshapeaccuracy.Inthisstudy,finiteelement(FE)modelswereadoptedtoanalyzetheformingprocessofthecomplexgeometryandspatialcurvedaxisofthecrossandlongitudinalbeamsofthe