焊缝移动控制方法及其在车门内板冲压工艺中的应用

摘要

拼焊板冲压成形技术具有提高生产效率、节能减排、降低成本、提高安全性等诸多优点，在汽车工业中的应用越来越广泛。但由于拼焊板母材间存在材料性能、厚度以及形状等差异，使得母材间的应力、应变存在较大区别，在成形时极易出现焊缝不良移动。焊缝移动导致拼焊板成形稳定性下降，形状精度降低，成为影响零件质量的主要问题。
　　本文针对拼焊板冲压成形过程中的焊缝移动问题进行深入研究，以达到控制焊缝移动、提高零件成形质量的目的，主要进行了以下工作：
　　基于数值模拟技术以典型的拼焊板盒形件冲压成形为例，在焊缝移动力学理论模型的基础上，研究了母材厚度、强度系数、焊缝位置、拉延筋阻力、压边力、摩擦系数等参数对拼焊板盒形件焊缝移动的影响。结果表明，材料性能参数对拼焊板冲压成形焊缝移动影响较大，材料性能差异越明显，焊缝移动量越大；同时焊缝位置对焊缝移动的影响也比较大；工艺参数中拉延筋阻力可以调整不同部位板料的进料速度，对焊缝移动的影响最大。
　　将拼焊板盒形件冲压成形研究过程中得出的结论，作为汽车拼焊门内板设计和生产的方法和理论指导。针对汽车拼焊门内板成形过程，提出了一种基于响应面法和试验设计，以焊缝移动最小为目标，以起皱和开裂为约束条件，采用遗传算法对等效拉延筋阻力和压边力进行优化的快速获取冲压工艺参数设计方法。实例分析结果表明，采用优化后所得的工艺参数进行冲压成形，可以有效减小焊缝移动量，提高冲压成形质量。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 激光拼焊板国内外应用和研究现状

1.2.1 激光拼焊板应用现状

1.2.2 激光拼焊板冲压成形研究现状

1.2.3 激光拼焊板焊缝建模技术和焊缝移动研究现状

1.2.4 拼焊板结构轻量化研究现状

1.3 本文主要研究内容及结构

第2章 拼焊板盒形件冲压成形焊缝移动研究

2.1 冲压成形数值模拟基本理论

2.1.1 材料屈服准则

2.1.2 单元类型

2.1.3 接触处理

2.1.4 动力显式算法

2.2 焊缝移动力学理论模型

2.3 拼焊板盒形件冲压成形焊缝移动研究

2.3.1 拼焊板盒形件有限元模型

2.3.2 拼焊板盒形件冲压成形仿真结果与分析

2.3.3 不同因素对拼焊板盒形件焊缝移动的影响

2.4 本章小结

第3章 拼焊板冲压成形工艺参数优化方法

3.1 冲压工艺参数优化模型

3.1.1 优化流程

3.1.2 优化目标

3.1.3 优化约束条件

3.1.4 优化设计变量

3.1.5 优化模型的建立

3.2 试验设计

3.2.1 均匀拉丁方试验设计

3.3 响应面近似模型

3.4 遗传算法

3.4.1 遗传算法基本原理

3.4.2 遗传算法基本实现技术

3.5 本章小结

第4章 拼焊门内板冲压成形工艺参数优化应用研究

4.1 拼焊门内板零件分析

4.2 拼焊门内板冲压仿真分析模型的建立

4.2.1 门内板模具和板料网格划分

4.2.2 板料焊缝模型

4.2.3 材料模型和仿真参数设置

4.3 优化模型的建立

4.3.1 优化目标

4.3.2 优化约束条件

4.3.3 优化设计变量

4.3.4 优化模型的确定

4.4 试验设计和响应面模型构建

4.4.1 均匀拉丁方试验设计

4.4.2 优化目标和约束条件的响应面模型

4.5 遗传算法优化求解

4.6 优化结果分析

4.6.1 工艺参数优化前后拼焊门内板焊缝移动分析

4.6.2 车门内板工艺参数优化前后车门结构性能分析

4.7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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