复杂车门一次拉深成型的数值模拟

论文编号:JX1547  论文字数:20439.页数:42  附任务书，开题报告，文献综述，外文翻译

复杂车门一次拉深成型的数值模拟

摘   要
钣金件由于轻质、互换性好、表面粗糙度小、成本低而被广泛应用于航空航天汽车、电子等领域。冲压成形是生产饭金零件的一种主要手段。板材冲压成形中包含着非常复杂的物理现象，涉及力学中的材料、几何、边界三大非线性问题。传统冲压过程的模具设计是一个费时费力的“试错”过程。本文采用有限元法对板材冲压过程进行了模拟分析，旨在对饭金冲压成形的模具设计起到一定的指导作用。
起皱与破裂是复杂拉深件拉深过程的主要失效形式，由于难以计算其变形程度，目前国内外在采用传统压力机上生产时，大都是一次拉深成形，为了降低模具设计制造的风险与成本，工业发达国家如日本、德国、美国等，在模具设计制造之前，通常运用有限元分析技术，模拟冲压过程，预测拉深过程中可能产生的起皱和破裂，及时修改冲压件的结构尺寸形状使之符合冲压件的冲压工艺条件。而有限元分析的前提是建立产品的三维CAD模型，并以IGES格式保存导入有限元分析软件进行分析预测起皱和破裂可能性。
 本文以汽车覆盖件车门门框为例，论述了建立产品的三维CAD模型与有限元分析过程。分别从成形区域、安全区域、主应力等方面进行分析，分析结果表明存在应力集中区域，给出了发生或没有出现起皱和破裂现象时的成形图，表明了该汽车门框在拉深成形的应力状况，以此分析结果，可作为模具设计制造的理论依据，同时可缩短汽车覆盖件产品开发周期，降低产品生产成本。

关键词  钣金件 汽车覆盖件 CAD模型 有限元分析

Drawing a complex door molding the numerical simulation

Abstract
     The sheet metal parts have been widely used in the automobile,aerospace and electronics industrics owing to their light weight,great interchangeability,good surface finish and low cost.The deep drawing process is a main method used in mass production of sheet metal parts.Deep drawing process contains very complicated physical phenomena,involves three nonlinear problems,they are material,geometry and boundary of the mechangics science.The development of tooling for the sheet metal deep drawing is a time-consuming and expensive “trial and error”process by traditional way.In this paper finite element(FE)modeling is adopted to analyze this process in order to reduce the time and cost of tooling development.
Wrinkling and cracking are major invalidation in the deep drawing process of the complex drawing part, because of hard calculating its deformation extent, local and outside adopt traditional press currently on board produce, mostly takes deep drawing shape once, for lowering the risk and cost of the die design production, the industry progresses a nation, such as Japan, Germany, American etc.,, before the die design production, usually making use of finite element analysis simulate the punching process, predict the wrinkling and cracking in the deep drawing process, modifies the structure size of the stamping to make it match the punching process condition of the stamping. But the premise of the finite element analysis is building up the 3D CAD model, and duct into the finite element analysis software by the IGES format, then analysis and estimate the possibility of wrinkling and cracking.
 This text uses an automobile panels’door frame for instance, discuss the establishment of 3D CAD model and the process of finite element analysis. Analysis respectively from forming zone, safety zone, major strain etc, the result enunciation existence strain concentration zone, can shorten the exploitation period of automobile panels, lower the cost of production.
 
Keywords   sheet metal；automobile panels；CAD model；finite element analysis
 目   录
 
摘   要 I
Abstract II
第1章  绪  论 1
1.1  课题背景、目的、意义 1
1.2  国内外研究现状分析 2
1.3  本文主要研究的内容 3
第2章  汽车覆盖件 4
2.1 汽车覆盖件起皱和开裂现象的分析 4
2.1.1 拉伸件加工工艺 4
2.2  模具设计时应注意的问题 7
2.2.1 缓冲装置 7
2.2.2 增加平衡块 7
2.3 起皱和开裂现象的解决方法 7
2.3.1 零件起皱 7
2.3.2 零件开裂 9
2.4 本章小节 9
第3章  虚拟制造 11
3.1 虚拟制造(VM) 11
3.1.1 虚拟设计技术(VDT) 12
3.1.2 虚拟制造技术(VMT) 12
3.1.3 虚拟制造系统(VMS) 12
3.2 虚拟制造在汽车覆盖件模具中的应用 13
3.2.1 汽车覆盖件模具虚拟制造的开发流程 13
3.2.2 汽车覆盖件模具虚拟制造中的关键技术 14
3.3 虚拟制造目前的发展状况 15
3.4 本章小节 16
第4章  有限元分析软件 17
4.1 Pro/E向ANSYS进行模型数据转换的方式 17
4.1.1 利用IGES中间标准格式转换 18
4.1.2 使用ANSYS－Pro/E接口转换 18
4.2 本章小节 19
第5章  设计内容 20
5.1 汽车门框工程图分析 20
5.2 绘制Pro/E三维图 20
5.3 毛坯展开 25
5.4 有限元分析 26
5.5 成形性能评价标准 27
5.6 分析结果 29
5.7 本章小节 34
总  结 35
参考文献 36
致  谢 37

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