汽车纵梁加强梁模具CAD/CAE

摘要

纵梁加强梁属汽车覆盖件,其结构尺寸大,形状复杂,成形过程难以确定.因此,为了改善成形状况,提高零件的强度和节约材料,需要研究压边力、拉延筋几何尺寸等一系列拉深工艺参数对零件最终成形质量的具体影响,探索最佳成形工艺参数的组合,确保成形出形状精良,符合使用要求的零件.本文通过数值模拟对其成形过程及工艺参数进行分析,开展汽车覆盖件数值模拟及工艺参数影响的研究,对冲压行业特别是汽车覆盖件的设计与制造有着深远意义. 借助于在当今汽车覆盖件设计与制造领域广为流行的逆向工程(RE)技术、CAD建模技术和数值模拟(CAE)技术,快速地获得研究对象的CAD模型,并建立该对象的有限元仿真模型.对有限元建模过程中模型的网格划分原则、本构关系选择、工艺条件处理等进行了详细的论述. 在分析零件成形工艺时,首先对原有的成形工序进行了有限元数值模拟,并且把模拟结果与实际的成形结果做了对比,用以验证使用的数值模拟方法的可靠性和正确性.随后,根据原有工艺产生缺陷的原因,有针对性的提出改进工艺的方法.基于数值模拟技术总结出了五个关键工艺参数(压边力、拉延筋高度、拉延筋顶部圆角、凸凹模间隙、凹模圆角)对成形的影响规律.在拉延筋模拟中,结合拉延阻力与拉延筋几何尺寸的特点,提出首先分配拉延阻力,其次确定拉延筋几何尺寸的模拟方法,实现效率和精度兼顾.最后,运用正交试验的优化方法找出工艺参数的最优组合,得到符合要求的成形件.

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1概述

1.2汽车覆盖件及其成形特点

1.2.1覆盖件的含义

1.2.2汽车覆盖件及其成形特点

1.3逆向工程概论

1.3.1逆向工程(RE)的含义

1.3.2逆向工程的发展状况

1.3.3逆向工程在覆盖件制造中的应用

1.4 CAE技术在覆盖件制造中的运用

1.4.1 CAE技术的含义

1.4.2 CAE技术运用于覆盖件制造的意义

1.4.3板料数值模拟技术的国内外发展状况

1.5课题研究内容

1.5.1课题的来源

1.5.2主要研究内容

1.5.3拟解决的关键问题

第二章 对纵梁加强梁的逆向造型

2.1逆向工程中零件点云的获取

2.1.1测量技术在逆向工程中的运用

2.1.2 ATOS激光扫描测量系统简介

2.1.3本课题所采用的逆向工具及方法

2.2逆向工程造型关键技术

2.2.1扫描点云的前处理

2.2.2关键点的提取

2.2.3骨架曲线的搭建

2.2.4零件曲面的创建

2.2.5基于UG的纵梁加强梁曲面重构

2.3本章小结

第三章 板材成形有限元理论及算法

3.1板料数值模拟技术中的有限元关键技术

3.1.1板料成形问题向有限元问题的转化

3.1.2求解格式

3.2基于增量法的动力显示算法

3.2.1弹塑性的本构关系

3.2.2动力显示格式算法

3.3板壳成形单元模型

3.3.1BT壳单元的算法

3.3.2沙漏控制

3.4板材冲压成形中接触问题的处理

3.4.1接触点的搜寻

3.4.2接触力的计算

3.4.3接触摩擦力的计算模型

3.5本章小结

第四章 对零件原生产工艺的模拟验证

4.1落料工序的模拟及实物验证

4.2一次拉延工序的模拟及实物验证

4.3二次拉延工序的模拟

4.4模拟结果与实冲零件的对比

4.5本章小结

第五章 加强梁覆盖件的数值模拟

5.1新工艺的特点及意义

5.2材料的本构模型

5.2.1 Hill屈服准则

5.2.2 Barlat屈服准则

5.3毛坯形状的确定

5.4有限元模型

5.4.1有限元网格模型的建立

5.4.2冲压方向和速度的处理

5.4.3压边力的计算

5.4.4拉延筋处理

5.5摩擦的处理

5.6本章小结

第六章 正交分析法确定带突缘的拉延工艺参数

6.1正交分析法

6.1.1试验设计概述

6.1.2正交试验设计的基本原理

6.1.3正交试验法原理解释

6.1.4极差分析法的基本原理

6.2正交分析法中各工艺参数的分析

6.2.1压边力

6.2.2凸凹模的间隙

6.2.3凹模圆角

6.2.4拉延筋阻力的影响

6.3确定工艺参数最优解

6.3.1依据正交分析表选出最优组合

6.3.2最优组合的模拟结果

6.4切边

6.5本章小结

第七章 结论和展望

参考文献

硕士期间发表的学术论文