一种变截面弯头瓦冲压成形工艺初步研究

摘要

用于某高档汽车排气系统的变截面弯头瓦形状较特殊，常用冲压成形工艺难以直接成形。本文首先搜集了近似形状工件的成形案例，并将其归纳为整体式成形和非整体式成形。
　　该变截面弯头结构复杂，考虑到不能依据现有手册资料对其成形难度做出判断，以及本文研究时间较短等原因，对目标工件形状进行了一定简化。针对工件水平投影为L状的结构特点，本文提出了单件成形、两件对接组合为S状（有圆弧轮廓对接和椭圆弧轮廓对接两种）成形、四件组合为 O状成形三种方案。建立了相应的模拟实验用模具的数值模型，利用Dynaform软件分别进行了数值模拟研究，并比较了三种方案的优缺点和易出现的成形缺陷。（1）单件成形模具简单可靠，但弯头瓦内侧拐角处易因应力集中而出现破裂；（2）两件对接组合成形模具受力平衡，但半圆弧轮廓端对接组合时对接处易出现拉裂现象；（3）四件组合成形效率高，但在各相接处均易出现起皱现象。对于出现的问题，分别从下料、模具结构、工艺参数和工艺流程四个方面得出三种方案的改进方法。为防止坯料横向窜动，在实际生产中可增设托料器结构。
　　研究过程中发现，变截面弯头瓦的四个特征尺寸对弯头瓦成形难易有影响，对此采用正交实验法进行研究。以弯角度数β、弯度半径 R、椭圆弧端深度 H、椭圆弧端宽度B为自变量，每个因素设置三个变量，设计9组正交实验组进行一步成形数值模拟实验。采用厚度变化率Ψ、弯头瓦半圆弧截面端内侧料的內缩偏移量△的大小作为衡量成形难易的根据，经过极差分析得到影响厚度变化率Ψ的四个因素的主次顺序为：β＞H＞R＞B，影响弯头瓦圆弧轮廓端内侧料的內缩偏移量△的四个因素的主次顺序为：β＞H＞B＞R。综合四组数据得影响弯头瓦成形难易的主次顺序为β＞H＞R＞B。
　　三种方案均可行，各有优缺点。四个特征因素对成形性能均有影响，故变截面弯头瓦的成形系数由多个特征因素决定，不能像拉深、翻边那样得出。

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第1章 绪论

1.1 冲压简述

1.2 弯头及变截面弯头瓦

1.3 课题来源及研究意义

1.3 变截面弯头瓦冲压工艺性分析

1.4 研究内容和方法

1.5 板料成形研究理论

第2章 弯头及类弯头件成形相关研究

2.1 整体式弯头成形

2.2 非整体式弯头分步成形

2.3 弯头成形方法小结

2.4 弯头瓦类似件成形相关研究

2.5 弯头瓦成形相关冲压方法介绍

第3章 变截面弯头瓦冲压成形数值模拟研究

3.1 CAE技术及其应用

3.2 研究对象

3.3 初步工艺方案探究

3.4 工艺方案的改进优化

第4章 变截面弯头瓦成形极限研究

4.1 正交实验法

4.2 试验结果分析方法

4.3 研究方法及步骤

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果