基于工艺参数优化及型面特征补偿的汽车覆盖件回弹控制研究

摘要

作为冲压成形件的三大主要缺陷:破裂、起皱和回弹之一的回弹缺陷是三者中最难以控制的，在汽车车身的生产制造过程中，由于回弹引起的板料的形状和尺寸误差严重影响了车身的表面质量和密闭性能、甚至阻碍自动化生产过程。传统的覆盖件模具设计是一个耗时耗力耗财的过程，需要制造真实的模具并进行反复的试模和修模，延长了汽车的开发周期。
　　近年来，板料成形数值模拟技术发展迅猛，大部分商业CAE软件已能够很好的模拟板料的成形过程，回弹模拟的精度也在不断提高，然而如何控制回弹，特别是如何利用回弹模拟结果的FEM数据来指导模面的补偿修改，至今没有一个普适、有效的方法。本文以某量产车发动机罩外板为例，用正交试验法对冲压成型工艺参数进行选优，并提出一种综合零件型面特征和FEM数据的模具型面回弹补偿方法，从工艺参数优化和型面回弹补偿两个方面来控制回弹。
　　首先以零件数模为模具设计的数据来源，在数值模拟软件Dynaform中阐述了覆盖件模面的设计原则及方法，特别是拉延筋的布置以及参数的选择过程中，本文采用了正交试验法，以达到最佳成形质量为目标，选取最优的参数组合。其次，简述了Dynaform自带的SCP回弹补偿模块和ThinkDesign的Compensator模块在板料回弹补偿方面的应用，并比较了两者的优缺点，然后提出一种新的补偿思路，即以原始曲面特征以及回弹仿真结果为依据分别在原始曲面和回弹网格上提取出相对应的特征线，并以这两组特征线建立的匹配关系对原始曲面进行变形补偿，从而获得新的模具型面。最后通过实例验证该方法的可行性，实验结果显示通过一次回弹补偿即可将回弹后板料与期望形状之间的误差控制在允许范围之内，并保证了曲面质量。
　　本论文的研究思路和流程提供了一种比较实用的工程技术路线，对车身覆盖件模具设计，特别是在回弹控制方面能达到良好的效果，减少了工作量，缩短了模具设计时间，对于提高企业生产效率，提升竞争力有一定的贡献。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 工艺控制法相关研究

1．2．2 模具补偿法相关研究

1．3 本论文工作内容及意义

1．3．1 主要内容

1．3．2 技术路线

1．3．3 论文主要框架

第二章 覆盖件模面设计及工艺制定原则

2．1 概述

2．2 覆盖件的成形特点和要求

2．2．1 覆盖件成形的特点

2．2．2 覆盖件成形的要求

2．3 覆盖件对材料的基本要求

2．4 覆盖件工艺性预分析

2．5 基于CAE的覆盖件模面工程

2．5．1 零件准备

2．5．2 冲压方向的确定

2．5．3 压料面的选择

2．5．4 工艺补充面的设计

2．5．5 拉延筋的布置

2．6 本章小结

第三章 发动机罩外板成形模拟及工艺参数选优

3．1 零件介绍

3．2 冲压成型CAE模型建立

3．3 拉延筋的布置及选优

3．3．1 拉延筋的布置

3．3．2 成形质量目标函数

3．3．3 正交试验

3．4 本章小结

第四章 覆盖件回弹数值模拟技术

4．1 概述

4．2 板料回弹的机理与应力分析

4．2．1 板料回弹机理

4．2．2 板料回弹应力分析

4．3 回弹计算方法

4．4 回弹数值模拟的相关理论

4．4．1 材料的本构关系

4．4．2 单元模型

4．4．3 有限元算法

4．5 本章小结

第五章 基于型面特征的回弹补偿技术

5．1 概述

5．2 基于FEM的回弹补偿方法

5．2．1 FDM补偿法

5．2．2 DA补偿法

5．2．3 其他补偿法

5．3 基于ThinkDesign／Compensator的板料回弹补偿

5．3．1 ThinkDesign简介

5．3．2 基于TD／Compensator的回弹补偿

5．4 基于Dynaform／SCP的板料回弹补偿

5．4．1 Dynaform简介

5．4．2 基于Dynaform／SCP的回弹补偿

5．5 基于型面特征的回弹补偿技术

5．5．1 基于型面特征的回弹补偿原理

5．5．2 案例分析

5．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢