论文 基于数值模拟和正交试验的汽车覆盖件冲压工艺参数优化研究.docVIP

基于数值模拟和正交试验的汽车覆盖件冲压工艺参数优化研究 摘要：综合考察及评价冲压工艺参数压边力、摩擦系数、模具间隙和冲压速度等对汽车覆盖件冲压质量的影响，以汽车翼子板为研究对象建立仿真模型，采用正交试验法进行试验设计，用DYNAFORM软件进行数值模拟，获得虚拟试验数据。通过对试验数据的方差分析，讨论了工艺参数对汽车覆盖件质量影响的显著性，得到了优选工艺参数组合、以及模具间隙和摩擦系数等的优设化置值。 关键词：汽车覆盖件 冲压工艺参数 数值模拟 正交试验 Optimization for stamping process parameters of automotive body parts with numerical simulation and orthogonal experiment Abstract: Stamping process parameters, such as blank holder force, friction coefficient, die clearance and stamping velocity are studied, that have a lot effects on the quality of automotive body. Taking an automotive fender as the research object, the dummy experimental data are obtained by the combination of the orthogonal experiment and numerical simulations. The influence of stamping process parameters on the quality of automotive body are investigated. The optimal stamping technique parameters, and values of die clearance and friction coefficient are obtained by the analytic statistic result. Key words: Automotive body; Stamping process parameters; Numerical simulation; Orthogonal experiment 引言 在汽车覆盖件的冲压成形过程中，其模具系统（凸模、凹模、压边圈、拉深筋等）和冲压工艺参数（润滑油、压边力、冲头速度、凸凹模间隙等）对覆盖件的可成形程度和成形质量具有决定性的影响[1-2]。在实际冲压生产中，一旦模具系统的参数确定后，只有冲压工艺参数可以调节。冲压工艺参数对汽车覆盖件的成形质量的影响存在诸多非线性时变和不确定因素，是成形过程工艺优化和质量控制的难点之一。人们围绕着这些因素利用数值模拟的方法展开了大量的研究[3-7]，其目的在于指导模具设计与制造，指导冲压工艺规划，从而冲压出高质量的冲压件。Z.T.Zhang和J.L.Duncan[1]利用ABAQUS模拟了把圆形坯料冲压成圆筒件的过程。他们通过改变塑性硬化指数、摩擦、坯料直径、压边力和模具圆角等参数，研究了对冲压件成形极限和应变分布的影响。You-Min Huang[3]利用有限元模拟方法，研究了冲压工艺参数摩擦系数、凹模圆角半径、凸凹模间隙等对U形件卸载后最终形状的影响。雷正保等人[5]利用LS-DYNA软件研究了模具间隙、摩擦特性、模具网格密度、压边力等关键因素对冲压件冲压成形结果的影响，得出如下结论：模具间隙取料厚的1.15倍为宜；摩擦系数越大，冲压件越易开裂；模具网格密度对分析过程影响有限；压边力存在一个最优值。他们通过数值模拟技术可以对工艺调整做出定性指导，得出有价值的结论，但其指导缺乏定量的精度，要想获得好的结果，反复的试验调整仍是必需的。试验设计方法在一定程度上可以减少反复试凑的盲目性，能以较少的试验次数得到试验范围内较优的工艺组合。两种方法的结合，可以定性定量地分析解决问题。 汽车翼子板是重要的汽车覆盖件之一。它的主型面曲率较小，四周有复杂的与车门柱、发动机罩和车灯罩等零件相连的翻边，形状结构较为复杂。与一般的冲压件相比，具有材料薄、形状复杂、形状尺寸精度要求高、表面质量要求严格、刚度要好等特点。且在成形时，坯料各部分不是同时贴模，而是顺着冲压过程的进行逐步贴模，这使得其变形状态比较复杂。坯料在整个冲压过程中的变形路径是一个典型的拉深胀形变形过程。本文以某车型的前翼子板为例，采用正交试验结合DYNAFORM软件数值模拟进行优化研究，以提高复杂拉深件工艺参数优化设计的效