基于變間隙壓邊的鋁板沖壓成形工藝優(yōu)化.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加劇和人們環(huán)保意識(shí)的提高，汽車行業(yè)正朝著輕量化的方向發(fā)展。鋁合金材料相對(duì)于鋼板具有密度小、比強(qiáng)度高、延展性和耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車車身制造中所占的比重逐漸增加。但是由于鋁板的材料特性跟鋼板差異較大，鋼板的沖壓成形理論和模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)直接應(yīng)用在鋁板沖壓成形中易出現(xiàn)起皺和破裂等成形缺陷。目前的研究主要集中于采用變壓邊力技術(shù)來(lái)改善鋁板的沖壓成形質(zhì)量，但是這種方法需要對(duì)壓機(jī)進(jìn)行改裝，成本大且耗時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法滿足汽車行業(yè)大批量生產(chǎn)的

2、要求。
　　壓邊間隙是沖壓過(guò)程中的一個(gè)重要工藝參數(shù)，它是指壓邊圈與凹模之間的距離。在板料沖壓成形時(shí)，壓邊間隙直接決定壓邊力的大小，從而影響板料的成形質(zhì)量。當(dāng)壓邊間隙較小時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的壓邊力，板料容易拉裂；當(dāng)壓邊間隙過(guò)大時(shí)會(huì)因?yàn)閴哼吜^小導(dǎo)致法蘭部分起皺。鑒于此，本文嘗試將隨位置變化的壓邊力技術(shù)轉(zhuǎn)化為變間隙壓邊技術(shù)，采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、近似模型技術(shù)和優(yōu)化算法，并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)鋁板沖壓的壓邊間隙和其它工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文的主要工作

3、內(nèi)容如下：
　　一、闡述了鋁合金材料在車身上的應(yīng)用現(xiàn)狀和改善鋁板沖壓成形質(zhì)量的主要方法及其不足之處，提出了本文的研究?jī)?nèi)容和意義。
　　二、介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程和理論知識(shí)，詳細(xì)分析了鋁板沖壓成形的變形理論和數(shù)值模擬技術(shù)以及成形質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
　　三、以實(shí)際生產(chǎn)中的鋁制車身內(nèi)板件為例，基于DYNAFORM軟件建立了數(shù)值模擬的有限元模型，介紹了相關(guān)過(guò)程參數(shù)的設(shè)置方法，并分析了分別采用恒壓邊力和四種常用的壓邊力加載曲線對(duì)該零

4、件成形質(zhì)量的影響。
　　四、在上述工作的基礎(chǔ)之上，將壓邊圈分塊，以壓邊間隙、摩擦系數(shù)、凹模圓角半徑、沖壓速度、壓邊力為設(shè)計(jì)變量，以零件產(chǎn)品區(qū)域的最大減薄率和最大增厚率為優(yōu)化目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型。采用正交表進(jìn)行因素篩選，拉丁拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、二次多項(xiàng)式響應(yīng)面近似模型技術(shù)以及基于Pareto支配的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法對(duì)鋁板沖壓的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到最優(yōu)參數(shù)組合。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果重新建立有限元模型并安排仿真，通過(guò)對(duì)比分析證明該方法的正確性