高强度板材热成型仿真分析与应用

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近年来,我国汽车工业取得了飞速的发展与长足的进步,我国自主品牌的乘用汽车的产销均取得了长足的进步。与此同时,我们的汽车研发实力虽然有所加强,但相比国外同行,仍存在一定的进步空间。消费者注重安全性与燃油经济性,因此行业对于轻量化与高安全性能的需求越发旺盛。目前提升汽车轻量化与安全性能的方法有许许多多,总的来说有新结构的运用、使用新型轻质材料代替部分传统材料、探索新制造工艺。汽车的车身上有大量的冲压零件,而本文要研究的是热成型技术在汽车中的运用。热成型技术是一门面向高强度钢板的新型冲压成型技术。这项技术解决了高强钢的强度和塑性的矛盾问题。传统冷冲压技术对高强度钢材(一般抗拉强度在400-450MPa左右)成型性能与其物理性能成反比,回弹难以很好控制,因此需要几道工序才能完成。而热成型钢通过热成型技术后抗拉强度可提升至1300-1600MPa,是普通钢材的3-4倍之多。热成型钢广泛用于白车身一些关键性部位,例如汽车A、B、C柱,车门防撞梁、汽车中通道加强板等安全关键部位。不仅能提高车辆碰撞安全性,还能减少汽车重量。本文在做了国内外研究现状调研的基础上,选取某车型的中通道加强板为研究对象,充分研究了热冲压成型技术基础理论。然后,基于CAE计算机辅助设计仿真软件,建立仿真模型,结合中通道加强板零件的特征,确定制造工艺,进行“加热-单动拉延-回弹计算-冷却”的模拟仿真。接着,本文研究了多项工艺参数比如板料的初始温度、冲压速度、摩擦系数、保压时间等对热成型制件的影响。最后,针对中通道加强板开发模具,进行实际的验证。本文通过对中通道加强板从材料、结构、仿真、工艺、模具、精度预测与控制、试验等多个维度开展研究工作。本文研究了零件在热成型过程中板料、模具、周边的机械作用与热的交换,研究了热成型的工艺路线并结合CAE仿真手段开展模拟工作,并利用控制变量法研究了各工艺参数包括板料初始温度、冲压速度、摩擦系数、保压时间对中通道加强板热成型的影响规律。本文针对热成型模具结构设计及流程开发、冷却系统布置、热成型钢的使用、模具镶块分割分布原理等方面,探索了热成型技术在中通道加强板上的运用。综上所述,本文理论与实践相结合,仿真与试验相结合,研究热成型工艺,可指导研发人员快速设计热成型零件与模具,并保证零件的精度与性能。
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