汽车板料成形中拉延筋的力学性能及影响因素研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanjian2009
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作为一种重要的成形方法,冲压成形已经广泛应用于各个工业领域中。在一些大尺寸零件的拉深成形过程中,如汽车覆盖件,因为多数情况下都是非对称的,使得板坯的各部分在变形时因金属流动速度不一致而造成零件成形后产生缺陷,如某些部位会因为减薄严重而引起缩径或破裂缺陷,而有些部位则会因为约束不足而引起皱纹或波纹缺陷。因此通常在模具上设置拉延筋来控制金属的流动,以防止这些缺陷的产生。由于拉延筋的形状和尺寸直接影响压筋力和拉延力的大小,因此其对拉深件的成形质量有着非常重要的影响。近年来,虽然很多学者对拉延筋进行了广泛的研究,并且获得了一些成果,但在如何确定拉延筋的参数方面还有很多问题没有解决。汽车覆盖件的成形多为拉延成形零件,拉延成形时一般都采用拉延筋来调整拉延阻力,拉延筋设计时稍有不当就可能导致拉延成形失败,最终造成模具大修或报废,造成人力财力的浪费。因此,本文采用有限元模拟手段,并结合实验分析了汽车覆盖件零件拉延成形时拉延筋的力学性能及影响因素,为汽车覆盖件模具及成形工艺的设计提供必要的理论基础。具体研究内容如下:(1)以弹塑性有限元模拟理论为基础,建立了模拟拉延成形过程中板料通过拉延筋结构时的有限元模型,将有限元模拟理论应用于板料拉延成形,通过设定合适的接触条件、摩擦条件和建立合适的有限元模型成功进行了板料在拉延筋上变形时的有限元模拟。(2)通过对板料通过不同截面拉延筋时的变形有限元模拟分析探寻了板料通过拉延筋时的应力应变分布规律。分析结果表明板料通过两种形状拉延筋时的应力应变的变化规律相似,都在变形初期和压筋终了时沿筋的中线呈现对称分布的,其它阶段都是最大值偏向板料的前端即拉深变形的方向。最后,根据分析结果提出了控制拉延成形的有效措施。(3)采用有限元模拟分析了拉延筋相关结构参数对板料通过拉延筋结构时力学性能的影响。结果表明,板料通过拉延筋时,压筋力、板料前端所受的拉应力和板料的壁厚减薄率都随着凹槽圆角半径r的增大而增大;拉延筋圆角半径对压筋力、板料前端所受的拉应力和板料的壁厚减薄率的影响规律是一致的,但并不是单调递增或递减的,而是存在一个拐点;拉延筋的高度对压筋力的影响不大,而对板料前端所受的拉应力和板料的壁厚减薄率的影响较明显,但趋势都是一致的,即这几个参数都是随筋高的增加逐渐增大;摩擦因子与筋高的影响规律相似。(4)将有限元法应用于某客车顶盖拉延成形工艺,通过对其成形性、应变分布和成形极限的模拟,通过对方案的对比,分析了拉延筋形状尺寸对顶盖成形性及应变分布的影响规律。(5)采用有限元模拟和实验相结合的方法获得了某客车顶盖的最优成形方案,最终成形出了质量完好的顶盖零件。
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