汽车后角窗里板成形数值模拟及工艺优化

摘要

汽车后角窗里板是一件典型的汽车板料冲压件，它不仅要求具备较高的装配精度，同时影响着汽车的美观程度，因此质量要求较高。汽车角窗覆盖件不仅结构尺寸较大，而且形状不规则，表面由多个自由曲面组成，较复杂，在实际生产过程中发现，如果对各工艺参数及变形状态处理不当，将会对零件的质量产生很大的影响，零件废品率上升，给企业带来较大损失。利用传统统的反复试冲压或者凭借设计技术人员的经验解决模具设计问题不仅质量得不到保障，而且扩大了产品的开发周期，影响产品的开发。
　　 为了解决产品在冲压成形过程中的缺陷，基于现有的理论和方法通过运用板料成形数值模拟软件DYNAFORM模拟角窗里板的拉延成形过程，预测零件在成形过程中出现的缺陷，分析缺陷产生的原因，借助实验结果对工艺进行调整，试图解决该零件在生产过程中所出现的问题，从而帮助企业缩短产品开发周期、降低废品率，提高效益。
　　 本文总结了当前我国汽车制造业的状况，有限元方法的发展历程，以及国内外板料成形数值模拟技术的发展与现状，并对板料成形模拟软件DYNAFORM做了简单的介绍。
　　 研究阐述了角窗里板冲压成形数值模拟过程中所运用的基础核心理论，包括：材料的屈服准则、弹塑性有限元法的本构关系、DYNAFORM软件计算模块所运用的主要数学算法：显示算法、以及在模拟过程所需要运用的复杂曲面的网格划分问题进行了讨论，并阐述了网格冲突的处理方案；最后还简单讨论了摩擦力的数值运算问题。
　　 总结了板料冲压成形数值模拟的一般步骤、如何建立角窗里板的有限元模型，并对其拉延成形过程进行了数值模拟分析，通过调整拉延筋，对成形缺陷进行改良，完成了对工艺的优化，得到了较好的三段式拉延筋方案。
　　 归纳了LS-DYNA回弹模拟的原理，对角窗里板成形的回弹情况进行了模拟分析，预测了最大回弹值3.048435mm，符合现实生产要求，不会影响零件的质量精度。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 有限单元法的发展

1.3 国内外板料冲压成形数值模拟技术的研究与发展

1.3.1 国外板料冲压成形数值模拟技术的发展

1.3.2 国内板料冲压成形数值模拟技术的发展

1.4 DYNAFORM软件的简介

1.5 本文主要研究内容

2 数值模拟技术在角窗里板冲压成形中的运用

2.1 材料屈服准则

2.2 弹塑性有限元法的本构关系

2.2.1 弹性阶段

2.2.2 弹塑性阶段

2.3 显示有限元方法

2.4 复杂曲面的有限元网格划分

2.4.1 三角形网格的划分技术

2.4.2 铺砌法(Paving)混合网格划分技术

2.4.3 网格的冲突处理

2.5 摩擦力的数值计算方法

3 角窗里板模面设计及成形过程分析

3.1 材料成形过程数值模拟的步骤

3.2 角窗里板几何模型的建立

3.3 建立角窗里板的有限元模型

3.4 角窗里板的毛坯分析

3.5 快速设置

3.6 角窗里板拉延过程的优化模拟

4 角窗里板拉延成形的回弹分析

4.1 LS-DYNA回弹模拟分析的原理

4.2 基于DYNAIN法的角窗里板回弹模拟步骤

4.3 角窗罩板回弹模拟结果

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢