差厚拼焊板方盒形件充液拉深中焊缝移动的研究

摘要

拼焊板具有提高生产效率、降低生产成本、节约能源、适应环保、增加安全性等优势，在汽车工业中受到越来越多的重视，其应用必将促进汽车产业的巨大进步。基于拼焊板基板间存在机械性能、厚度等差异，这就导致拼焊板成形时的应力与应变与传统板材的成形有很大的不同，它更容易引起破裂、起皱、焊缝移动以及回弹等问题。 在实际生产过程中，如何控制差厚拼焊板成形时所引起的焊缝移动和成形能力的下降是困扰工程师的两个主要技术难题。目前，国内外对拼焊板成形时所出现的破裂、起皱和焊缝移动等问题的研究多局限于传统工艺，而对于既有拉深成形，又有胀形成形的拼焊板充液拉深技术研究较少。因此，本论文试图通过先进的充液拉深技术来分析拼焊板方盒形件成形时各参数对焊缝移动和成形极限深度的影响规律，为指导和控制焊缝移动提供理论依据。 本文在压边力和液体压力作用下，针对差厚拼焊板方盒形件的焊缝移动的问题进行了以下研究： 1．理论分析。从理论上分析了差厚拼焊板充液拉深工艺的成形原理及特点。针对成形机理较为复杂的盒形件，分别对凸缘、侧壁、凸模与压边圈之间的自由变形区从力学角度对焊缝移动产生的原因进行了分析。 2．拼焊板盒形件的建模。考虑到毛坯形状、焊缝、材料性能对拼焊板成形性能的影响，在建模时，针对这些因素进行了模拟分析，从而确定了盒形件拼焊板有限元分析模型。 3．充液拉深中焊缝移动的控制。分析了不同参数条件下压边力对焊缝移动的影响，通过比较看出充液拉深工艺的应用可以减小盒形件底部焊缝移动量，但对侧壁焊缝移动影响不大；同时还对充液拉深工艺中的压边力大小及分布，液体压力大小及加载路径、模具与毛坯之间的摩擦系数和模具间隙等参数进行了模拟分析，结果表明，通过调节压边力大小及分布，液体压力及其加载方式、摩擦系数和模具间隙可以达到控制焊缝移动的目的。 4．充液拉深中极限拉深深度的控制。由模拟结果得出，在相同的压边力条件下充液拉深工艺与传统拉深相比可以提高极限拉深深度；但是，在充液拉深成形中，改变液体压力大小及加载路径对极限拉深深度影响不大，而增大模具间隙则可以大大提高极限拉深深度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2拼焊板的应用现状及存在的问题

1.2.1拼焊板成形性研究

1.2.2拼焊板焊缝移动带来的问题

1.2.3针对焊缝移动问题的解决方案

1.3当前国内外对充液拉深技术的研究现状

1.3.1充液拉深技术的原理及其特点

1.3.2充液拉深的分类

1.3.3充液拉深的国内、外研究现状发展趋势

1.3.4充液拉深的最新发展趋势

1.4本课题的主要研究内容

1.5研究目的

1.6本章小结

第二章差厚拼焊板充液拉深的成形机理及其主要影响因素

2.1引言

2.2差厚拼焊板充液拉深成形工艺

2.3盒形件在充液拉深中的力学分析

2.3.1凸缘变形区的应力状态

2.3.2侧壁变形区的应力状态

2.3.3凸模与压边圈之间的自由变形区

2.4影响差厚拼焊板充液拉深成形的主要因素

2.4.1压边力

2.4.2液体压强

2.4.3摩擦系数

2.4.4.模具间隙

2.5本章小结

第三章差厚拼焊板有限元模型

3.1引言

3.2有限元仿真软件eta/Dynaform5.5

3.3充液拉深成形数值模拟的一般过程

3.3.1几何模型

3.3.2有限元模型

3.3.3有限元分析过程

3.4差厚拼焊板成形参数的确定

3.4.1差厚拼焊板毛坯

3.4.2焊缝设置及焊缝移动量的表示方法

3.4.3差厚板材料性能参数

3.4.4接触的选择

3.4.5模具的运动和加载

3.5本章小结

第四章拼焊板方盒件充液拉深中焊缝移动的研究

4.1引言

4.2方案确定

4.3压边力对焊缝移动的影响

4.3.1传统拉深工艺时压边力的影响

4.3.2充液拉深时压边力的影响

4.4液体压力对焊缝移动的影响

4.4.1液体大小的影响

4.4.2液体加载路径的影响

4.5摩擦系数对焊焊缝移动的影响

4.5.1薄、厚板两侧粗糙度不同的影响

4.5.2凸凹模摩擦系数的影响

4.6间隙对焊缝移动的影响

4.7本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间发表的论文