基于仿真在冲压设计参数研究汽车成员的过程.doc

《基于仿真在冲压设计参数研究汽车成员的过程.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于模拟仿真的汽车冲压件成形过程设计参数的研究摘要：本文研究的是车身冲压件设计参数的定量影响。在此考虑的是影响冲压过程中金属流动的参数：压边力，拉延筋，压料面。本文所选择的成形性缺陷的指标，如拉裂，起皱和回弹量。汽车前方的内板零件的冲压工艺中是采用有限元分析模拟改变设计参数。数值计算结果表明，压边力无法控制在局部的金属流动，而是形成整体的金属流动。修改初始考虑的冲压的毛坯的大小，确保局部的起皱和降低成型后的回弹量。限制拉延力控制金属在局部流动，减少多余的金属量。据悉，参数设计的研究如压边力，毛坯尺寸和拉延筋在复杂零部件的工

2、艺设计中是非常重要的。关键词：冲压工艺;成形性;压边力;压料面;拉延筋;金属流1.绪论板料冲压成形工艺被广泛用于生产汽车外板和车身结构的零部件。近年来，随着趋势发展要求增强车辆耐撞性与减少车辆的重量，高抗拉强度的钢板更广泛的用于车身结构零部件的生产。高强度钢的冲压工艺通常包括低成形断裂极限，几何形状缺陷如起皱和表面变形，回弹和模具磨损引起的低形状精度等。制造业的许多研究正在开发新的技术，以改善高强度钢板冲压产品的成形性。在冲压工艺中，各过程的变量，如毛坯的性能，模具的几何形状，摩擦特性，边界条件对产品质量有很大的影响,如图

3、1。模具设计已经完成后需要大量的时间和成本，解决在试用阶段的例如起皱、拉裂、回弹和低表面质量的缺陷。在工厂和实验室中对影响的深冲产品质量的过程变量的分析是不定的，主要取决于经验，试验和错误，或熟练的技术人员和工程师的直觉。用数值分析可以预测一些缺陷如断裂，起皱和回弹量，但它不能充分的了解每一个过程变量对成形性的影响。在形状复杂的汽车构件的情况下，毛坯金属流入型腔对提高成形性和减少缺陷是重要的。通常情况下，压边力和拉延筋以及初使的毛坯形状控制金属流动，以确保零件的质量和避免起皱和拉裂。然而，压边力不是一个准确的工具来控制属流

4、动，并在某些情况下，所需的压边力可能会超过毛坯的承受能力。为了有效控制金属的流动，拉延筋被用于钣金成型工艺，其机理是提供适当阻力来控制冲压过程中的毛坯金属流入模具型腔。许多研究人员研究了压边力和拉延筋阻力来控制金属流动。Triantafyllidis等人[1]认为是拉延筋使用一维弹塑性壳单元和数值结果与实验结果相比较的影响。Wang和Shah[2]阐述一种圆形拉延筋和评估阻力的数学模型。利用实验，数值方法和公式理论方程进行了分析。CaoandBoyce[3]分析拉延筋深度方面的阻力。Choi等人[4]还利用弹塑性有限元法估

5、算了拉延筋约束力，来考虑毛坯尺寸的变化。最近，设计灵敏度分析还提出了优化在冲压过程中的压边力和拉延力。Kim和Huh[5]利用直接差方法优化压边力，以防止过度伸展、断裂，延缓起皱和通过减少回弹量获得良好的形状精度。数值模拟板料成形相当于通过施加适当的等效边界条件开展拉延形成。Mattiasson和Larsson[6]建议考虑拉延筋形状的约束力，工具和毛坯之间的间隙和拉延的方向做为边界条件。Huetink等人[7]提出在冲压过程中不仅是阻力而且是拉延筋拉力和厚度的应变作为边界条件。本文讲述了在冲压成形汽车前方内板过程中，控制

6、金属流动入模具型腔的重要工艺参数的影响。前方的零部件是车身发动机仓的重要结构件。在发生意外时，它起着吸收能量和减轻变形的作用。它还可以防止发动机和传动部件进入驾驶室，并减少对乘客的伤害。虽然只考虑前部分的零件可以设计成直横梁，但把他设计成复杂的形状，以避免干扰传输和前轮胎的行驶。内面板零件的CAD三维模型如图2。在本文中，利用有限元模拟压边力，毛坯尺寸和拉延力，研究在冲压过程中金属流入型腔的特性参数的影响。在第一种方法中，成形分析封闭通道类型的初始毛坯的开展压边力的变化。数值分析结果产生非均匀的金属流动，导致失败，如起皱和

7、拉裂。第二种方法为了克服这些缺陷，成形分析考虑最终产品的形状来改变初始毛坯大小的。最后，拉延筋是为了增强控制金属进入型腔的阻力。拉延筋阻力控制了金属流入局部区域，减少多余的金属量。而内面板的厚度分布，则是利用真实的产品来验证分析结果。2.冲压过程的数值模拟本文中利用数值成形分析了在内板成形时，如压边力、毛坯初始尺寸和拉延筋阻力等设计参数的影响。而设计参数对内板的成形性的影响则是利用起皱、开裂及回弹量来评价的。一种商业的有限元程序LS-DYNA3D[8]用于成形模拟计算效率因为它需要巨大的计算时间利用隐式有限元方法来模拟成形

8、的过程。分析中使用的材料是SPRC40，其流动应力是¯σ=734.7（0.01+¯ε）0.245MPa。最初的板材厚度为1.6mm。板料与模具之间的库仑摩擦系数是0.15。在数值模拟中为精确描述形变采用了自动划分网格的方法。在模拟中，分析步长的大小取决于弹性弹性模量，密度和坯料所划分的网格大小。缩小网格