差厚拼焊板盒形件拉深成形规律的研究

论文摘要

拼焊板（Tailor-Welded Blank,简称TWB）是指由不同厚度、不同材质或者不同表面涂层的板料焊接起来形成的一种板料,可以满足零件不同部位对材料不同性能的要求。随着社会对节能、环保、驾驶安全等方面要求的提高,拼焊板已经受到工业界和学术界越来越多的重视。但是由于焊缝的存在,以及板料性能上的差异,给拼焊板成形造成了一系列的问题,并对模具设计与制造提出了更高的要求,因此讨论拼焊板成形性能有着重要的意义。本文主要针对差厚异质激光拼焊板（母材金属分别为特深冲级冷轧低碳钢SEDDQ和特深冲级冷轧镀锌钢板DC54D+ZF）拉深方盒形件的成形过程进行研究。运用有限元模拟的方法,得到了压边力、焊缝位置、厚度差对成形极限和焊缝移动的影响规律,并对出现这种规律的原因进行了解释。同时,对阶梯狀盒形件成形时焊缝移动规律进行了研究,得到了焊缝位置,阶梯高度等对焊缝移动的影响规律,并对出现这种规律的原因进行了解释。最后提出了拼焊板冲压成形过程中控制焊缝移动的优化措施。应用板料成形专业软件eta/Dynaform模拟了母材不同厚度比、不同压边力以及不同焊缝位置分布的拼焊板拉深方盒形件的成形过程,以及阶梯狀盒形件成形时不同焊缝排布方式、不同阶梯高度的成形过程。与拉深实验所反映出的规律基本吻合。模拟结果表明:设计模具时同时设计一个作用于焊缝处的反顶装置,可以有效的控制焊缝移动。另外采用局部拉深筋和不均匀分布的压边力等手段,适当增加了弱侧母材及焊缝的成形阻力,能够减小拉深过程中焊缝的移动量,从而提高拼焊板的冲压成形性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 拼焊板成形技术的国内外研究现状
• 1.2.1 拼焊板材料形式
• 1.2.2 拼焊板冲压成形数值模拟的有限元建模等方面
• 1.2.3 拼焊板成形过程中遇到的问题
• 1.3 本课题研究的目的和内容
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究的目的和意义
• 第2章 拼焊板拉深方盒形件数值模拟的研究
• 2.1 有限元模型的建立
• 2.1.1 焊缝建模
• 2.1.2 模具和板料有限元模型
• 2.1.3 材料模型的选择
• 2.1.4 单元类型及接触选择
• 2.2 压边力对拼焊板成形的影响
• 2.2.1 压边力对成形极限的影响
• 2.2.2 压边力对焊缝移动的影响
• 2.3 焊缝位置对拼焊板成形的影响
• 2.3.1 焊缝位置对成形极限的影响
• 2.3.2 焊缝位置对焊缝移动的影响
• 2.4 厚度差对拼焊板成形的影响
• 2.4.1 厚度差对成形极限的影响
• 2.4.2 厚度差对焊缝移动的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 阶梯状盒形件成形焊缝移动规律研究
• 3.1 模具和板料有限元模型
• 3.2 焊缝垂直阶梯线时焊缝移动规律
• 3.2.1 焊缝移动规律
• 3.2.2 曲线斜率的意义
• 3.2.3 阶梯深度对焊缝移动规律的影响
• 3.2.4 焊缝位置对焊缝移动规律的影响
• 3.3 焊缝平行阶梯线时焊缝移动规律
• 3.3.1 焊缝移动规律
• 3.3.2 规律曲线分析
• 3.3.3 阶梯深度对焊缝移动规律的影响
• 3.3.4 焊缝位置对焊缝移动规律的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 焊缝移动控制措施及实例验证
• 4.1 焊缝移动控制措施
• 4.1.1 通过压边力控制焊缝移动
• 4.1.2 通过设定焊缝位置控制焊缝移动
• 4.1.3 通过控制薄厚板料比例控制焊缝移动
• 4.1.4 通过拉深筋控制焊缝移动
• 4.1.5 通过反顶装置控制焊缝移动
• 4.2 凯美瑞发动机承重梁实例验证
• 4.2.1 承重梁的结构、功能
• 4.2.2 承重梁的加工工艺分析
• 4.2.3 有限元模型
• 4.2.4 通过控制压边力提高成形极限
• 4.2.5 通过反顶装置及拉延筋控制焊缝移动
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢