复杂薄板液压成形工艺研究及有限元分析

摘要

目的：板材液压成形是一种先进的加工工艺,近年来得到大力发展并广泛应用于汽车、航天航空、厨卫用具等制造领域.板材液压成形具有模具成本低、模具制造周期短、成形极限高等特点,与传统工艺相比,液压成形后的零件精度高、表面质量好.液压成形特别适合于形状复杂、成形难度大、精度要求较高的薄板零件的拉深成形.板材成对液压成形工艺是近年来在单件液压成形基础上发展起来的一种新工艺.它在具有单件液压成形优点的同时,提高了成形效率,减少了成形设备,使得加工成本更低,特别适合于诸如摩托车油箱一类由上、下壳体构成的箱体型零件的成形.摩托车油箱由上、下壳体焊接而成,上、下壳体的曲面形状复杂、拉深比大、板厚较薄,因此适合于采用成对液压成形.传统的成形方法是采用两套模具分别成形上、下壳体,模具费用多,生产成本高.针对这种情况,该文率先提出了摩托车油箱成对液压成形的新工艺,对成形过程进行了较为深入的有限元模拟分析.并在此基础上,设计了一种结构简单、性能可靠、经济实用的摩托车油箱成对液压成形模具装置,该模具装置安装在双动液压机上就可进行摩托车油箱上、下壳体零件的液压成形.该文采用小尺寸板材试样进行了液压胀形实验,并同时对其胀形过程进行了有限元模拟,实验结果与模拟结果较为一致,说明有限元分析的方法是可行的.在此基础上,该文利用LS-DYNA进行了摩托车油箱成对液压成形的有限元分析,研究了在不同条件下板料的变形过程,从中观察到板材的应力、应变分布情况及厚度变化情况,预测出零件起皱或变薄的位置,优化了压边力与载荷的匹配,从而为复杂板材液压成形或成对液压成形工艺的研究提供了一种可以借鉴的分析方法.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2液压成形的基本概念及分类

1.3液压成形的发展历史

1.4国内外液压成形研究及应用情况

1.5研究的意义及主要内容

第二章成对液压成形模具设计

2.1板材液压成形力学特点

2.2板材液压成形力学分析

2.3成形液压力计算

2.4成对液压成形模设计

2.4.1零件的选择

2.4.2总体结构设计

2.4.3上凹模设计

2.4.4下凹模设计

2.4.5注油板结构设计

2.5密封系统设计

2.5.1组合密封的原理

2.5.2组合密封的特性

2.5.3组合密封的设计

2.6成形设备的选择

2.6.1模具受力分析

2.6.2压力机行程

2.7液压系统设计

第三章板材有限元模拟理论

3.1概述

3.2材料屈服理论

3.3有限元弹塑性材料本构关系

3.4有限单元技术

3.5有限元方程求解算法

3.5.1静力隐式算法

3.5.2显式动力学算法

3.6接触处理

第四章有限元软件模拟方法初步探索

4.1有限元软件介绍

4.1.1 Ls-dyna软件简介

4.1.2 FEMB软件简介

4.1.3 Dynaform软件简介

4.2有限元模拟的主要步骤

4.3板材胀形模拟

4.3.1钢性凸模胀形模拟

4.3.2液压胀形模拟

4.3.3结论

第五章摩托车油箱成对液压成形模拟

5.1国内外液压成形模拟情况

5.2摩托车油箱有限元模型建立

5.2.1几何模型的建立

5.2.2网格的划分

5.2.3网格单元类型的选取

5.2.4材料参数的设置

5.2.5接触模型的选择

5.2.6液体压力的加载

5.3摩托车油箱成对液压成形有限元模拟

5.3.1压边力范围确定

5.3.2摩擦系数的影响

5.3.3合模力与油压匹配关系确定

5.3.4板料尺寸确定

5.3.5模拟结果分析

5.3.6小结

结论

参考文献

攻读硕士期间所发表的论文

致谢

附图