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随着能源危机的日益加剧和环境问题的日益突出,车身轻量化成为汽车行业的发展趋势。铝合金材料凭借其密度小、强度高、耐腐蚀性能好的优势,在车身上的应用比例逐年增高。然而,由于铝合金和钢板的材料性能差异较大,在其大量使用的同时,也给产品设计和制造工艺带来了很多新的问题。回弹是车身冲压件重要的缺陷之一,对于铝合金,由于其弹性模量只有钢板的三分之一,所以相同工艺条件下要比钢板的回弹大得多。同时,铝合金的翻边成形过程中板料的流动和变形行为更为复杂,使得零件翻边回弹难以控制。 统计表明,大部分的冲压产品制造缺陷都与其设计不合理有关,而且这些不合理的设计往往在模具的调试中才被发现。若通过工艺的方法解决这些问题不仅效率不高,而且增加了生产成本,此时产品的同步工程工作显得尤为重要。在产品设计的源头控制零件的回弹是解决铝板翻边回弹的最有效方法之一。将有限元、统计和优化理论结合起来对板料成形进行优化设计是优化板料成形的重要方法。因此,本文尝试探索适用于面向产品设计的铝合金翻边回弹的优化方法,具体开展了如下几方面的工作: 一、阐述了汽车车身用铝合金材料的应用现状和铝合金翻边工艺的研究现状,并重点提出了优化产品设计对解决零件成形缺陷的意义。 二、全面系统地归纳了铝合金冲压成形的理论基础,并总结了翻边回弹的基本原理和评价方法。 三、利用数值模拟的方法,分析不同的零件结构参数对翻边回弹结果的影响,总结一定的产品设计规律。 四、基于同步工程的思想,提出了面向产品设计的铝合金件翻边回弹优化方法,并结合灰色关联的理论方法分析了该优化方法的步骤和优势。 五、以某车身铝合金内板件为研究对象,利用有限元模拟软件ABAQUS建立了翻边及回弹过程有限元模型。通过优化上弯曲半径R1、下弯曲半径R2、翻边角度α等三个产品特征参数和润滑条件μ、模具间隙 T等两个工艺参数,来减小回弹值并降低弯裂风险。结合正交实验和灰色关联的方法将多目标问题转化为单目标问题,得到较优的设计参数指导产品设计,并进行试验验证。