李柯[1]2004年在《曲面零件冲压成形的理论研究与优化》文中进行了进一步梳理板料冲压成形是一种重要的塑性加工方法,在现代汽车工业中的应用越来越广泛,汽车行业日益激烈的竞争,不仅要求提高冲压的生产效率,而且对冲压生产工艺的优化控制提出了更高的要求。因此,冲压工艺技术方法的不断完善和提高,一直是板料成形技术的研究热点。随着计算机软硬件技术,有限元技术及计算机图形学等学科的迅猛发展,基于数值模拟的计算机辅助工程技术(CAE)在板料成形领域得到了广泛应用。 曲面零件是研究汽车覆盖件这类零件的基础。基于胀形和拉深复合变形的曲面成形,与普通拉深有不同的变形特点,但在冲压工艺的各种资料中,曲面零件成形工艺设计一般仍沿用普通拉深工艺,存在理论分析的滞后问题。因此本文从两个方面对曲面成形进行了系统研究: 一是理论模型,分别从应用几何解析对成形机理,应用主应力法对成形力、压边力模型等进行了深入的讨论和研究。 二是基于数值模拟的CAE技术,基于弹塑性有限变形理论和ANSYS有限元软件,开发了曲面成形的有限元分析程序,模拟了曲面冲压成形过程。 压边力的控制是冲压成形中防止法兰区起皱的主要控制手段,实现压边力的优化控制,对充分利用板料成形性能,提高成形极限具有重要意义。本文在推导变压边力数学模型基础上,提出了“双变”理论,并基于ANSYS对变压边力控制进行了有效的数值模拟,得出了优化的变压边力控制曲线。 本文对曲面零件的成形机理,力学分析,有限元数值模拟,变压边力控制等进行了详细的论述和研究,建立了全面成形力和压边力解析公式,上述工作有助于“曲面零件成形”这一新理论的进一步完善和发展,能为复杂曲面零件冲压工艺提供理论指导,也为更复杂的冲压成形过程的研究奠定了基础。
廖娟[2]2011年在《基于光学测量的曲面冲压件回弹离散补偿算法研究》文中研究表明在板料成形领域,回弹是成形过程中不可避免的现象,它的存在直接影响了冲压件的成形精度。随着汽车工业和航空工业的发展,对叁维曲面零件成形精度的要求越来越高,特别是近年来由于高强度钢板的大量使用,回弹问题更为突出。通过改善冲压工艺虽然可以在一定程度上减小回弹,但无法从根本上消除回弹。模具补偿从理论上来讲可以完全消除由回弹引起的形状误差,但如何获得正确的补偿型面是该技术尚未解决的难题。目前大多数采用的方法是应用CAE技术通过迭代计算获得模具最终补偿型面,但目前CAE技术还无法准确预测冲压件的回弹,特别是对于一些较复杂的曲面冲压件,因此通过这种方式获得的模具补偿型面很难保证其准确性,反复试模工作仍然不可避免。有鉴于此,本文提出了基于现代光学测量技术的曲面冲压件回弹离散补偿算法的研究,以期获得正确的模具补偿型面,有效地解决板料冲压回弹的问题。本文所做的主要研究工作如下:针对具有二维变曲率截面形状的零件的回弹问题,提出了基于测量的离散曲率校正补偿算法。该算法将非规则复杂零件的截面离散为微小的等曲率段。对于每一等曲率段,采用曲率补偿算法,并用实际测量获得的曲率回弹量进行校正,反求出各段的模面补偿曲率;最后通过基于曲面曲线微分几何理论的曲面重构算法自动创建补偿模面,再进行下一次冲压。该算法已成功应用于波浪形零件及叶片零件的回弹问题处理中,实验结果表明,采用该补偿方法通过一次修模即可获得理想的冲压件。对于叁维曲面冲压件的回弹问题则通过离散方式将其转化为多个小双曲率片单独的回弹问题及其相互影响问题。首先,建立了基于测量的双曲率零件回弹预测模型。针对典型叁维双曲率零件进行了理论分析,直接依据光学测量所获的双曲率零件成形卸载前的应变值,以零件中性层偏移量为桥梁,建立了不同应力应变状态下双曲率零件的弯矩与膜力模型,并据此进行回弹预测,为后续的补偿算法奠定了理论基础。依据该理论模型,本文讨论了膜力、材料参数及模面曲率参数对双曲率零件回弹的的影响。其次,进行了双曲率零件的拉延回弹试验研究。在试验中采用两种光学测量系统分别获得零件成形卸载前的应变数据及形面点云数据。针对测量数据在回弹控制中的应用,提出了一种基于曲率的曲面冲压件回弹评价方法,能够客观反映冲压件各区域的回弹情况。结合该评价方法分析了双曲率零件的回弹规律及应变分布规律;讨论了材料、工艺参数等对零件回弹的影响,将理论模型预测的结果与实验结果进行了比较分析,验证了上述回弹预测模型的正确性。最后,结合了上述基于测量的双曲率零件回弹预测模型及评价体系,提出了曲面冲压件离散补偿算法。该方法将冲压件曲面离散为多个四边形小面片,当曲面片足够小时,每个小曲面近似看成为一个双曲率的曲面片,叁维曲面冲压件的回弹问题转化为每个双曲率片单独的回弹问题及其相互影响问题。单个双曲率片采用基于测量的回弹理论预测模型,通过寻找模面曲率增量与中性层偏移量增量的关系,建立两次冲压过程中弯矩膜力的变化关系,反求出单个曲面片的补偿曲率;而曲面片之间的互相影响则通过实际冲压件的回弹信息,采用曲率释放比例因子对理论计算的补偿曲率进行修正;最后由补偿模面的离散主曲率矩阵,重构出下一次冲压所需的模面。该算法已成功应用于双曲率零件的模具型面修正实验中,实验结果证明该算法有效可行。
李军[3]2016年在《钣金件曲面连续翻边成形数值模拟与工艺优化设计研究》文中认为在日常的生活生产中,一些结构复杂的钣金件产品往往都需要用到翻边成形工艺,最主要的成形缺陷往往也发生在翻边成形工艺中,所以有必要对常见的钣金件翻边结构进行更深入的研究,找到更好的成形方法和工艺,改善或消除成形缺陷。但是现如今相对于冲裁、拉伸、弯曲等冲压工序,关于翻边的研究就相对少些,与翻边相关的文献资料也较少些。本论文重点针对家用电器的金属外壳的冲压翻边成形,其中对于局部的成形需要进行翻边处理,这也往往是成形中最困难的部分,家用电器的金属外壳通常采用的翻边结构主要有叁种：a)普通平板部位边缘翻边,通常不会有成形缺陷。b)折弯同时两面的边缘并向内翻边,通常产生的缺陷是翻边凸缘部分产生起皱现象。c)制件折弯同时两面的边缘均并向外翻边,通常产生的缺陷是翻边凸缘部分产生拉裂现象。本文主要研究的曲面钣金件翻边结构是在翻边发展历史和研究现状的基础上,根据企业提供的家用电器外壳叁维模型重点研究内凹连续翻边类型。根据模型结构提供叁种成形工艺：a)二次弯曲(先翻边后弯曲)；b)先弯曲后翻边；c)一次翻边成形(翻边和成形同时进行)。本文主要的研究内容有：利用Pro/E软件建立曲面连续翻边类零件的叁维模型,确定和定义影响零件成形质量的四个几何尺寸,即翻边高度、弯曲半径、凹模圆角及板料厚度；利用Dynaform软件对二次弯曲和先弯曲后翻边两种成形工艺进行数值模拟,对两种成形工艺下的成形极限图、主应变分布图及厚度云图进行详细的分析比较；重点研究分析在一次弯曲成形工艺条件下,翻边高度、弯曲半径、凹模圆角及板料厚度四个几何参数对成形质量的影响；通过对拉延筋作用机理的了解和对以上叁种成形工艺的分析,创新和灵活的使用拉延筋对先弯曲后翻边和一次翻边两种成形工艺进行优化,并对每种工艺下的相同几何参数的零件优化前后的成形质量进行分析对比；在一次翻边成形工艺条件下,对拉延筋在有限元模具上的位置进一步优化。根据上述分析研究得出的结果选出一种最佳的成形工艺,解决了企业在这类连续翻边成形上的难题,丰富了板料成形工艺中翻边工序的理论和内容,可以为做板料冲压成形工作的技术人员提供借鉴和参考。
马超[4]2008年在《曲面冲压件成形工艺参数的优化研究》文中研究说明曲面零件冲压是板料成形中一种很重要的冲压方式,在现代工业中的应用极为广泛。以往常常采用经验法制造模具,这样往往需要反复调试和修改,无形中增加了成本。随着计算机技术的发展,采用仿真手段辅助模具技术已成为可能,基于数值模拟的计算机辅助工程技术CAE在板料成形领域得到了广泛应用。本文在介绍了曲面零件成形的国内外研究现状和对起皱与拉裂研究现状的基础上,首先系统的阐述了曲面零件冲压成形的机理,为冲压成形中的起皱、破裂等问题提供了理论依据。并以此为基础分析了起皱和破裂的原因、特点和判据等。其次,以有限元分析软件DYNAFORM为研究手段,通过数值模拟的方法,以曲面冲压件畚斗为例,研究了其冲压成形过程。本文建立了包括板料、凸模、凹模以及压边圈在内的叁维有限元分析模型。通过对畚斗冲压成形过程的模拟,得出了拉深不同深度的应变场分布以及厚度变化;通过模拟分析不同冲压速度、凹模圆角半径、板料厚度和摩擦系数等各种参数,得出了比较合理的畚斗拉深过程的工艺参数和力能参数。接着是基于正交试验的多工艺参数优化。在工艺参数取值范围内,采用CAE软件数值模拟试验,并结合正交试验法,对工艺参数作进一步优化。最后通过实验来对模拟结果进行验证。研究结果表明:得到的压边力、摩擦系数、凹模圆角半径等工艺参数对于曲面冲压件的影响规律,为曲面冲压提供了科学依据;同时结合正交试验通过数值模拟获得的最佳参数组合与实验结果基本一致,节省了工艺制定时间,对工厂的实际生产具有一定指导意义。
于晓东[5]2012年在《铝合金中厚板拉深成形研究》文中研究说明板料拉深成形作为一种十分重要的制造技术，在汽车制造、航空航天、电子仪器和兵器工业等制造业中都有广泛的应用。基于传统的模具设计方法，很难完全满足生产的需要。近些年来，随着计算机技术和有限元方法的发展，板料拉深成形数值模拟已经成为金属塑性加工领域的重要课题之一，并且国内外已经广泛采用计算机模拟技术来指导模具设计。通过对板料拉深成形过程进行数值模拟，可以全面地了解板料在拉深变形过程中的应力、应变分布，预测成形缺陷的出现，为设计者提供进行工艺分析和模具设计的科学依据，从而可以提高模具的设计水平、缩短模具的设计周期、提高产品生产质量。本文在理论研究的基础上，通过数值模拟和实验来研究铝合金中厚板拉深成形过程中遇到的问题。通过对中厚板曲面零件拉深成形过程的建模及分析，获得影响中厚板曲面零件拉深成形的关键工艺参数（法兰区瞬时半径R′，压边力Q，摩擦系数μ和板料流经凹模圆角区的弯曲变形阻力σ_w）及其影响规律，为数值模拟分析和实验奠定了理论基础。通过对中厚板拉深成形数值模拟的一些关键技术的研究，确定了采用S8R壳单元、准静态分析技术、真实应力-塑性应变材料模型及主从面接触搜索法和罚函数计算接触力的接触处理技术进行中厚板数值模拟分析比较准确有效。经过数值模拟和实验，获得中厚板曲面件拉深各工艺参数对成形的影响规律，得出相对厚度也是影响中厚板拉深系数的关键参数，但与其对相对厚度小于2的薄板拉深系数的影响规律不同；中厚板曲面件拉深成形时，内皱没有发生，破裂是主要的成形缺陷，故其成形对各工艺参数的要求与薄板成形不一样。为中厚板拉深成形工艺的制定提供了科学依据。
雒虎鹏[6]2012年在《曲面零件成形压边力分布规律研究》文中研究指明曲面类零件在拉深成形中占有相当大的比例，球形零件是一种典型的曲面零件。研究其成形过程中的受力、变形特点、变形规律以及成形工艺为提高曲面零件产品质量及加工效率提供工程实用的理论依据和预见设计方法，对拉深理论的发展及球形件的生产实践具有重大意义。利用板料成形过程计算机数值模拟技术可以预测成形缺陷，优化成形参数，降低制造成本，提高零件质量。起皱和破裂是曲面零件拉深成形中的主要缺陷。本文以球形零件为主要研究对象，首先对拉深成形过程建立合理力学模型进行受力分析，得出其突缘区，悬空区，凸模与板料接触区的应力应变特点以及各区容易出现的成形缺陷。加平面压边圈是防止缺陷的最简单可行的方法。本文建立了合理的有限元数值模拟模型，重点模拟研究压边圈和坯料的形状分别为方形和圆形时的球形件成形，表明圆形压边圈下方形坯料成形最好；同时，针对方形板料模拟研究压边力加载大小和方式，即恒压边力加载、直线递增型、直线递减型、∧型、∨型、阶梯递增型、阶梯递减型的变压边力加载，分块压边圈恒压边力和变压边力加载，得到∧型变压边力、分块压边圈下合适的恒压边力组合和合适的变压边力∧型组合加载方式对球形件成形有利；最后，针对方形板料模拟研究主要工艺成形参数坯料相对厚度、厚向异性指数以及摩擦条件对成形影响，得出相对厚度小的坯料产生起皱和破裂的可能性大，厚向异性指数越小，板料越容易增厚或减薄，摩擦系数增大会使防止内皱的临界压边力减小。
兰质纯[7]2014年在《汽车覆盖件拉延模具型面设计技术研究》文中研究表明拉延是薄板冲压成形中的重要成形技术，广泛应用于航空航天、汽车、电子、仪器仪表等行业。特别是对于汽车车身覆盖件这样具有大型复杂曲面、表面质量要求高、几何尺寸大的零件，对其拉延成形模具的型面质量要求极其严格。在传统汽车覆盖件拉延成形中，由于板料会出现减薄或增厚变化，因此,为保证“贴合率”，凸、凹模拉延型面在加工调试过程中，周期较长、成本较高。鉴于此，针对汽车覆盖件这种具有复杂曲面特征的零件，本文在传统的全型面拉延成形方法基础上提出了几种新的型面拉延成形方法，旨在保证拉延质量的前提下，减少需精细加工的凸、凹模工作型面面积，从而减少刀具磨损，缩短模具加工、调试、研配时间，提高模具制造企业的生产效率，降低企业生产成本。论文主要完成了以下工作：（1）根据拉延成形过程中凸、凹模工作型面上只有凸型面接触板料的特点，提出凸型面拉延成形方法。该方法通过CAE仿真获得全型面拉延的FLD和凸、凹模与板料的接触区域分布。然后将凸、凹模工作型面上的起皱区域及双面接触区域所对应的单元剔除，将保留下来的单面接触区域所对应的单元按区域大小及相邻远近进行合并标识，并将外周节点拟合成曲线后导入到CAD中对凸、凹模工作型面进行分割，从而获得所需的凸型面。并以此构建凸型面拉延模型。（2）针对汽车覆盖件内板类零件表面质量要求低于外板件，且曲率较小、过渡较平缓的曲面在其零件型面上占较大比例的特点，提出类筋板结构型面拉延成形方法。该方法基于多点无模成形的“离散”思想，对全型面拉延模具型面上曲率较小、过渡较平缓的部分进行局部掏空，形成类筋板结构型面，并以此构建类筋板结构型面拉延模型。（3）根据凸型面拉延与类筋板结构型面拉延原理，将两种拉延成形方法结合起来，提出类筋板凸型面拉延成形方法，并以此构建类筋板凸型面拉延模型，在保证零件成形质量达到要求的前提下，最大限度的减少模具型面上需实际加工的面积。通过对以上提出几种全新的汽车覆盖件拉延成形方法进行验证，并与传统全型面拉延成形方法得到的结果进行比较，结果表明几种新型型面拉延质量和全型面拉延质量相当，完全可以保证汽车覆盖件拉延质量。
袁志鹏[8]2015年在《基于KBE的B柱全流程冲压工艺研究及系统开发》文中研究指明随着汽车行业的迅猛发展,各大汽车品牌之间的竞争愈来愈激烈,如何缩短新车型研发周期成为了汽车企业保持竞争力的一个重要手段。冲压加工作为汽车车身生产的基本技术手段,决定着汽车车身的精度、外观及经济性。作为产品设计和制造之间的纽带,冲压工艺设计的先进程度是汽车制造水平的重要标志之一。传统的车身零件冲压工艺设计过程主要依赖工艺人员的经验,而这些经验又全靠工艺人员的长期积累以及师父的传授,缺乏系统地整理研究。此外,自身的经验知识因人而异,不同的人对同一工艺过程的理解会有很大的差异。同样的零件,由不同的工艺人员来设计时,其工艺方案就不尽相同,甚至,同一设计人员对同一个零件在不同时间的两次设计,其设计方案也会有较大差异。这种工艺设计的不规范性和随意性都给车身零件冲压工艺设计质量和效率的提高带来了很大的困难。随着计算机技术成功的发展,CAD/CAM/CAE技术能够充分发挥设计者的主观能动性来提高设计效率和设计质量。但是,冲压模具产业是一个传统产业,冲压工艺设计需要依靠经验,因此优秀冲压工艺的继承与发展不但能推动模具产业更快的发展还能大大的缩短新车型冲压件的试模周期及制件的合格率。本文研究了知识工程在车身零件冲压领域的应用及冲压工艺的关键理论,提出了车身零件冲压工艺设计知识模型,通过研究各类汽车车身B柱的结构特点及成形性能,对其进行全流程冲压工艺分析与设计。系统地研究了各冲压工艺设计要点对成形性能的影响,并对B柱进行了全流程冲压工艺设计、冲压工艺方案编排以及回弹补偿的制作。针对拼焊板应用于B柱冲压成形,研究了变间隙压边圈对焊缝偏移及成形性能的影响。此外本文基于KBE的理念,运用Microsoft Visual C++6.0和UG/Open API开发了车身冲压分析系统框架及B柱冲压工艺分析界面。利用B柱冲压工艺分析界面对某车型B柱知识模型进行工艺设计及仿真。结果表明:该工艺分析系统,能很方便的指导B柱冲压工艺设计,仿真结果满足零件质量要求,提高了B柱零件工艺设计的速度。
陶友瑞[9]2004年在《FVS0812薄板半球形零件拉深成形研究》文中研究说明耐热铝合金(FVS0812)在423K至623K的温度范围内具有优良的力学性能因而受到广泛关注。本文对耐热铝合金(FVS0812)薄板半球形零件的拉深成形理论及工艺进行了研究。 采用喷射沉积一轧制工艺制备FVS0812薄板。FVS0812板的冲压成形性测定结果显示：板材具有较小的延伸率和塑性应变比，较大的屈强比，因此FVS0812板的拉深成形性能差。此外，零件的相对厚度仅为0.2％且形状复杂、冲压过程中零件的加热和保温困难使得FVS0812薄板半球形零件的拉深成形困难。 针对上述问题本文作者提出了一种新的拉深成形工艺，取名为包覆拉深，包覆拉深特点在于：将坯料夹于两块厚度大、强度高、塑性好的板料之间，使叁块板料一起冲压成形。包覆板料的厚度大可以防止皱曲的产生，由于“摩擦保持效果”及“零摩擦效果”使得板料的变形均匀分散，极大地提高板料的冲压成形性能，在温拉深或者热拉深中包覆板料对于冲压件板料的保温作用也很明显，实验表明包覆拉深是一种行之有效的方法。 本文在Hill分叉点失稳的能量法则的基础上建立了半球形零件拉深成形的皱曲模型，该模型是分析内皱及外皱的理论依据。利用板壳理论中板屈曲的能量法建立了半球形零件冲压成形防内皱压边力模型，通过该模型可以计算出半球形件冲压成形防内皱压边力。依据所建立的压边力模型，设计了单动油压机的压边力调节装置，实验证明该装置对于防止内皱有重要意义。 作者以所建立的模型为理论基础，采用包覆拉深工艺拉深成形耐热铝合金(FVS0812)薄板半球形零件获得了成功。
谭保中[10]2008年在《汽车覆盖件冲压成形数值模拟技术研究及应用》文中认为汽车工业是我国重要的支柱产业。汽车覆盖件成形与模具现代设计是制约我国模具工业特别是汽车工业发展的关键性技术。随着数值分析技术、塑性成形理论、冲压技术和计算机技术的发展,数值模拟技术逐渐应用于汽车覆盖件冲压成形工艺和模具的优化设计。本文首先介绍了板料成形数值模拟技术的发展历史,回顾了国内外学者在这一领域取得的研究成果,随后讨论了弹塑性有限元的理论基础,包括屈服准则、本构关系、单元理论及动力显式算法。接着对汽车覆盖件的成形进行了数值模拟;并对影响覆盖件成形的关键参数进行了详细分析,归纳了覆盖件的工艺流程。轿车前翼子板是车身重要的外板件,成形质量要求较高。本文利用DYNAFROM模拟了前翼子板的拉延过程,在前处理阶段分析了工艺性,确定了冲压方向,设计了工艺补充,优化了坯料初始形状,建立了有限元模型。在数值模拟中模具参数的设置至关重要,将直接影响到模拟结果的好坏。本文利用正交试验法分析了不同的压边力、冲压速度、凸凹模间隙和摩擦系数等工艺参数对成形质量的影响,由此确定了合理的工艺参数。本文还着重研究了拉延筋的作用和影响,并分别对不同形式的拉延筋进行了模拟,最后确定了拉延筋的形式和尺寸。在模拟结果的基础上,制定了轿车前翼子板冲压工艺方案,并根据模拟分析的结果设计、制造了轿车前翼子板拉深模具。经过工艺试验,获得了较为理想的产品。由此可见,利用数值模拟技术对汽车冲压件进行冲压成形的过程仿真,可以预知金属的流动、应力应变、温度分布、模具受力、可能产生的缺陷及失效形式等;从而达到优化模具结构,缩短研发制造周期,减耗和降低成本的目的。
参考文献：
[1]. 曲面零件冲压成形的理论研究与优化[D]. 李柯. 湘潭大学. 2004
[2]. 基于光学测量的曲面冲压件回弹离散补偿算法研究[D]. 廖娟. 华南理工大学. 2011
[3]. 钣金件曲面连续翻边成形数值模拟与工艺优化设计研究[D]. 李军. 合肥工业大学. 2016
[4]. 曲面冲压件成形工艺参数的优化研究[D]. 马超. 江苏大学. 2008
[5]. 铝合金中厚板拉深成形研究[D]. 于晓东. 中北大学. 2012
[6]. 曲面零件成形压边力分布规律研究[D]. 雒虎鹏. 长安大学. 2012
[7]. 汽车覆盖件拉延模具型面设计技术研究[D]. 兰质纯. 湖南大学. 2014
[8]. 基于KBE的B柱全流程冲压工艺研究及系统开发[D]. 袁志鹏. 湖南大学. 2015
[9]. FVS0812薄板半球形零件拉深成形研究[D]. 陶友瑞. 湖南大学. 2004
[10]. 汽车覆盖件冲压成形数值模拟技术研究及应用[D]. 谭保中. 吉林大学. 2008
标签：金属学及金属工艺论文; 数值模拟论文; 汽车覆盖件论文; 冲压加工论文; 冲压工艺论文; 汽车模具论文; 汽车零件论文; 曲率论文;