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1、天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducation毕业论文专业：材料成型及控制工程 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二一三年六月基于dynaform的汽车防撞梁拉延工艺参数影响规律研究Studyondrawinginfluenceparametersforbumperbeambasedondynaform专业班级：学生姓名：指导教师：系别：机械工程学院2013年6月摘要汽车覆盖件模具是汽车制造业的重要工艺装备。汽车覆盖件有限元分析可以有效提高设计和生产效率以及结果的准确率。本文研究基于有限元分析软件对某车型防撞梁的拉延过程进行了仿真分析，
2、确定了拉延参数。论文从制件网格划分，模型材料选择，拉延工艺参数选择等几个方面，通过进行前处理过程，将拉延模拟需要的各参数输入，然后在后处理中对结果进行分析比较，了解各种参数对成形结果的影响，然后提出改良措施。结果表明，由于压边力的逐渐变大，零件的回弹量也随之减小，当压边力过大时，零件出现了破裂的成形缺陷。同时由于压力的逐渐增加，材料的流动阻力也随之增大，继而使得各部分的塑性变形变大，导致回弹量较小。板料的尺寸增量延Y轴的正向偏移量变大则靠近Y轴正方向的一侧的回弹量呈现变小的规律，Y轴负方向偏移量越大靠近Y轴负方向的回弹量也呈现减小的规律。延X轴方向对称增加值变大，回弹量大致上呈现变小的规律。论
3、文的研究成果对提高汽车覆盖件的成形质量和模具生产周期具有一定的实际价值。关键词：汽车覆盖件；拉延成形；防撞梁；数值仿真ABSTRACTTheautocoverfiniteelementanalysisoftheroleofthekeyistoimprovethedesignandproductionefficiency,aswellastheaccuracyoftheresults.ThisarticleisbasedonthefiniteelementanalysissoftwareDynaformdrawingprocesssimulationanalysistodeterminethep
4、aneldrawingparameters.ApplicationofsheetmetalformingfiniteelementsoftwareDynaform5.7ofcarcrashbeamdrawing,forexample,fromtheaspectsofthemeshmodelmaterialselection,drawingprocessparametersselectionbypre-treatmentprocess,willpullextensionofsimulationrequireseachparameterinput,andtheninthepost-processi
5、ngtoanalyzetheresultscomparedtotheunderstandingoftheinfluenceofvariousparametersontheformingresults,thenproposedimprovedmeasures,torepeatthemodificationofthepre-treatmentprocessparameters,theanalysisagain,inordertoSumminguptheinfluenceofvariousparametersontheresultsofthedrawing.Forexample,fromthebla
6、nkholderforcesize,punchingspeed,pullthebeadeachchangemultiplesetsofdata,followedbythedrawingoperationissetfromthepost-processingtomodifytheparametersofsimulationresults,comparingthedrawingparameterschangedrawingresultswereinvestigated.Dosocanbefoundthattheproblemsthatmayariseinthemanufacturingproces
7、satthedesignstageandsolvethemanufacturingmoldcanbeefficientlyandeconomically,improvepartquality.KeyWords：Autocover;drawing;bumperbeams;simulation目录1 绪论11.1我国汽车覆盖件模具发展现状11.2汽车覆盖件CAE分析国内外发展现状11.3课题的研究内容与技术路线32有限元计算相关理论52.1引言52.2计算的相关理论52.2.1 冲压回弹模拟的有限元理论基础52.2.2 板料冲压仿真的流程62.2.3 单元类型的选择62.2.4 边界条件的处理72
8、.3小结93 板料拉延过程的有限元分析103.1引言103.2前处理113.2.1数据导入与网格化分113.2.2工具与工序定义203.2.3控制成形参数设置263.3提交计算273.4结果后处理及分析283.5小结334 板料回弹的数值模拟344.1 引言344.2 回弹分析344.3 回弹数值模拟前处理354.3.1 导入模型进行回弹分析354.3.2 导入成形零件边线354.3.3 回弹分析设置374.4 提交计算394.5 回弹计算结果处理及分析394.6 小结405 汽车覆盖件回弹因素影响分析415.1引言415.2压边力的影响415.3 材料参数的影响445.4板料大小的影响465
9、.5结论486 结论与展望496.1 结论496.2 展望49参考文献50附录1：英文资料51附录2：中文翻译63致 谢691绪论1.1我国汽车覆盖件模具发展现状自2008年以来，我国汽车产销量以极快速度增长，汽车工业发展为汽车模具发展提供了极大的市场机遇，据有关资料显示，在美国、日本等汽车制造业发达的国家，汽车模具在整个模具制造业中占有50%的份额。而在我国，只有1/3的模具产品服务于汽车制造业，因此汽车模具市场在我国仍有非常大的发展空间，而汽车覆盖件是整个汽车模具中最重要的组成部分，也是技术最密集加工难度最大的一部分。由于汽车工业的快速发展，汽车覆盖件及相关产品市场需求量也急剧增加，因此许
10、多企业加大了技术改造力度，一些新建企业也快速发展，是汽车覆盖件生产能力大幅提高，经过技术改造原行业中公认的四大模具厂：一汽模具，东风汽车模具，天津汽车模具，四川成飞集成都有了生产大中型汽车覆盖件模具500万左右工时的能力。从近年来看，民营企业发展较快，外资企业也进入中国，其中日资和台资最为活跃，其中被中国机械工业联合会授予“汽车模具之乡”的河北省泊头市已有20多家汽车覆盖件生产企业，上海目前也集中了十几家，比亚迪、长城、瑞丰、屹丰、华庄等一大批民营汽车模具生产企业由于投资力度大、起点高、服务对象明确，已成为异军突起的生力军。1.2汽车覆盖件CAE分析国内外发展现状冲压工艺、结构设计和制造技术是
11、汽车模具生产技术的集中体现，这些技术的进步主要取决于CAD/CAM/CAE技术的提高。在汽车覆盖件模具制造行业，计算机应用技术正越来越显示出其核心技术的作用。据统计，在欧美国家，汽车覆盖件模具设计制造时，已大量采用三维CAD和有限元仿真技术，比例高达70%-90%，pro/E,UG,autoform，dynaform等软件在其中扮演了不可替代的作用，其效率高，数据库功能强大，设计准确性高等特点使汽车覆盖件模具产业生产效率和经济性大大提升。因此当前许多大的模具企业纷纷加大对汽车覆盖件制造的资金，人才和硬件设施的投入，但是这些投入必须经过技术的学习、普及以及沉淀以树立基础，在我国汽车模具工业大而不
12、强的背景下，要赶超发达国家并不容易，尤其是在核心技术难以外漏，控制严密的情况下，目前国内模具制造水平同国际先进水平的最大差距就体现在冲压工艺水平的差距上。以往我们的冲压工艺技术主要靠人的经验，随着国内高品质的车身生产周期变短，靠过去的经验来完成冲压工艺是不可能。就CAE技术的工业化应用而言，西方发达国家目前已经达到了实用化阶段。通过CAE与CAD、CAM等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可靠性、经济性等做出迅速反应，增强了企业的市场竞争能力。在许多行业中，计算机辅助分析已经作为产品设计与制造过程中不可或缺的一种工艺规范加以实施。如，以国外某大汽车公司为例，绝大多数的汽车零部
13、件设计都必须经过很多次的计算机仿真分析，否则就无法设计审查，也就无法试制更别说投入生产。计算机数值模拟现在已不仅仅作为研究的一种手段，也已经在生产实践中作为必不可少的工具使用。以有限元模拟分析软件为代表的CAE技术在国际上的应用已有近30年的历史。近10年来,塑性变形理论在板料成形技术中的应用取得了很大的进步，使CAE技术在汽车模具制造中的应用变得非常成熟，将CAE应用于冲压工艺设计，可使试模时间减少50%以上。目前，CAE技术已成为国外大型汽车和模具企业必不可少的工具。CAE的广泛应用，应归功于CAE商业软件的大力发展,其中代表性的软件有：法国ESI公司的PAM-STAMP软件；美国Lawr
14、enceLivemore国家材料实验室的LS-DYNA3D软件；美国ETA公司的Dynaform软件；瑞士Autoform公司的Autoform软件。这些软件都有各自的长处，针对板料成形分析都已达到实用和专业的要求。目前，国内所有一流的汽车模具厂商都采用了CAE软件，并以Autoform的应用最多。天津汽车模具有限公司通过长时间的的努力，CAE应用比例已经达到了100%，显著地缩短了制模周期。在分析方面，针对冲压成形，使得确定棱线偏移、冲裁角度、拉延冲击滑痕、面成形品质、成形力、压边力等各种分析得到完善，分析内容的广泛性和作用性都已超出了原来的CAE范筹。现在，CAE技术发展的重心是工艺参数的
15、自动优化和后置分析，如果解决了这两个问题，将又一次带来革命性的发展。因为汽车覆盖件具有形状复杂、材料薄、结构尺寸大、表面质量高和多为复杂的空间曲面等特点。在冲压时毛坯的变形情况复杂，故不能按一般拉深件那样用拉深系数来判断和计算它的拉深次数和拉深可能性，且需要的压料力和拉延力都较大，各工序的模具依赖性强，模具的调整工作量也大。所以汽车覆盖件模具设计的主要任务就是要解决好冲压过程中板料不同部位之间材料的协调变形问题，既要避免局部区域因变形引起的过薄甚至拉裂，又要避免起皱或在零件表面上留下滑移线，还要将零件的回弹控制在规定允许的范围内。这时，板料冲压过程的CAE分析与仿真就能在实际工程中解决冲压工艺难题，如计算应力应变、金属的流动、板厚、残余应力、模具受力等，预测可能的缺陷及失效形式，如比较普遍的破裂、起皱、回弹等。这样在汽车覆盖件的设计中采用数值模拟技术能从设计阶段准确预测各种工艺参数对成形过程的影响，进而优化工艺参数，缩短模具的设计和制造周期，降低产品制造成本，提高冲压件和模具产品质量。1.3课题的研究内容与技术路线本课题以某车型汽车防撞梁制件为研究对象，利用数值模拟和理论分析相结合的方法，对制件的冲压过程以及回弹过程进行数值模拟，对拉延中影响制件最终效果的多种因素进行分析，并总结规律。具体研究步骤如下：1.用UG8.0对制件进行修改将多面删除，
