基于工程场景的薄板冲压成形极限研究

摘要

薄板冲压成形技术广泛应用于汽车制造领域，冲压成形极限是评价材料成形性能优劣的重要指标，对汽车薄板进行成形极限性能试验有助于掌握材料基本的成形特性以及零件制造工艺的可行性。但传统的薄板性能测试技术存在结果精度低、试验效率低，无法反映薄板在工程场景下的成形极限等问题。为解决上述问题，重点对薄板的拉延、胀形性能试验方法及试验装备进行研究，提出一种基于工程场景下的薄板冲压成形试验方法并进行拉延、胀形性能试验研究。主要研究内容如下：　　(1)选取常用于研究拉延、胀形性能的零件为对象进行理论分析，结合实际零件的成形特点确定合适的试验零件形式、性能评价指标，并创造性地提出了一种图像位移融合的薄板开裂失效判断方法，运用该方法能对试验薄板的失效时刻和位置进行判别，并以此为核心内容提出了一种基于工程场景下的薄板拉延、胀形性能试验方法。　　(2)在合理确定模具尺寸的基础上提出了拉延、胀形试验共模方案，极大简化了试验流程，并在传统的模具结构中引入了光学感应设备及位移传感装置，以此实现对薄板在高速冲压条件下开裂瞬间的准确判别及拉延、胀形极限高度的精确测量。为确保试验方法及装置的可行性，初步进行胀形试验验证，结果表明文中所述试验方法及装备能够成功判断薄板的失效时刻及位置，并准确得到薄板在工程场景下的胀形极限性能。　　(3)利用自主研发的试验装备对汽车常用薄板进行拉延、胀形试验分析及对比，获得了薄板在工程冲压生产场景下的拉延、胀形极限性能以及初始开裂位置的变化规律，并利用理论与试验成果对汽车产品开发过程中典型的三个环节进行工程应用分析，以便更加直观的掌握研究成果的工程应用场景。　　文中提出的试验方法和开发的试验装置具有高精度、高效率的特点，实现了在工程场景中的材料极限成形性能的精准获取，可为后续研究薄板拉延、胀形极限性能提供更加科学的试验手段，其中提出的图像位移融合的薄板开裂失效判断方法也可以为其他试验提供新的思路，具有广阔应用前景及参考价值。

目录

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 汽车用钢简介

1.3 冲压成形工艺介绍

1.3.1 常见成形工艺

1.3.2 常见缺陷及解决办法

1.4 国内外研究现状

1.4.1 拉延性能研究现状

1.4.2 胀形性能研究现状

1.5 研究目的及研究内容

第2章 拉延与胀形工艺理论

2.1 引言

2.2 球形圆筒件拉延

2.2.1 悬空阶段

2.2.2 贴模阶段

2.3 平底圆筒件拉延

2.4 半球形件胀形

2.5 本章小结

第3章 基于工程场景的薄板试验方法研究

3.1 引言

3.2 现有试验方法及存在的问题

3.2.1 拉延试验及存在问题

3.2.2 胀形试验及存在问题

3.3 基于工程场景的薄板成形试验新方法研究

3.3.1 零件形式的选择

3.3.2 评价指标的确定

3.3.3 开裂失效判断方法的研究

3.4 试验装备设计与制造

3.4.1 结构设计

3.4.2 工作原理

3.4.3 装备制造

3.5 可行性验证

3.6 本章小结

第4章 多因素薄板成形极限试验分析及对比

4.1 引言

4.2 拉延性能试验研究

4.2.1 不同材料厚度对拉延性能影响对比研究

4.2.2 不同材料强度对拉延性能影响对比研究

4.2.3 不同冲压速度对拉延性能影响对比研究

4.3 胀形性能试验研究

4.3.1 不同材料厚度对胀形性能影响对比研究

4.3.2 不同材料强度对胀形性能影响对比研究

4.3.3 不同润滑处理对胀形性能影响对比研究

4.3.4 拉延与胀形性能结果对比

4.4 本章小结

第5章 薄板成形极限性能工程应用分析

5.1 引言

5.2 供应商先期介入

5.3 主机厂产品设计

5.4 制造商现场调试

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

致谢