皮卡车B柱冷冲压精确成形研究及工艺模具优化

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B柱作为汽车中重要支撑结构件之一,其结构比较复杂,并要求有较高的强度和刚度。由于高强钢材料存在塑性差的缺点,B柱一般采用热冲压成形工艺,但热冲压存在成本高、生产周期长等缺点。本论文研究B柱的冷冲压精确成形工艺,通过分析冷冲压中极易出现开裂、起皱、回弹等缺陷问题入手,提出B柱的冷冲压成形工艺方案,并对工艺参数和模具型面进行优化,开发出质量合格且经济有效的B柱冷冲压成形工艺。首先,在总结高强钢成形缺陷及控制方法的基础上,针对B柱的几何特征,分析了其成形性,并建立了该零件拉深、翻边、切边、回弹有限元模型。通过有限元结果对零件各区域在成形时的应力应变趋势、材料流动、厚度变化进行研究,对B柱冲压成形缺陷进行预测。对B柱拉深成形的起皱和开裂问题进行了深入分析,提出优化压边力、拉延筋布置、模具间隙和凹模圆角的控制策略。其次,针对拉深成形不充分和切边后的回弹问题,选取压边力、模具间隙、拉延筋1#与拉延筋2#为影响因素,进行中心复合试验设计,并以此建立了最大回弹量和最大减薄率的二阶响应面模型。分析了各单因素以及交叉因素对成形质量的影响,并求解多目标函数,得到了最佳工艺参数。对切边后回弹问题采取型面补偿控制,获得了相应的拉深凹模型面和翻边型面。最后,与企业联合设计了B柱冷冲压成形工艺和模具,并对凹模、凸模、压边圈、定位装置和顶杆分布进行了设计优化。参与企业试制并提出相应的解决方案,得到了合格的成形件,实现了高强钢B柱的冷冲压成形。本文对高强钢B柱的缺陷控制策略、工艺参数优化模型等成果,对类似零件的实际生产具有一定的参考价值。
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