厚板带孔凸台挤冲复合成形过程数值模拟及工艺参数优化

论文摘要

厚板带孔凸台类零件广泛应用于汽车、机械等领域,本文在对厚板带孔凸台类零件的成形工艺方案进行讨论和分析的基础上,提出了采用正反挤冲复合新工艺一次加工成形出厚板带孔凸台类零件。本文采用DEFORM软件对厚板带孔凸台类零件的挤冲复合过程进行了有限元数值模拟分析,并对工艺参数进行了优化,初步建立了厚板带孔凸台类零件凸台高度的预测模型。本文分为六章,其各章内容简述如下：第一章阐述了论文的研究背景、理论与实际意义,总结了国内外三维零件的研究现状,提出了本论文的主要研究内容。第二章通过对挤压加工的应用、特点和原理等问题的分析,本文确立了选用刚塑性有限元法数值模拟理论来进行研究。第三章介绍了成形工艺方案选择的原则,在对板料带孔凸台零件成形工艺方案讨论的基础上提出采用正反挤冲复合成形新工艺一次成形出板料带孔凸台类零件。第四章采用DEFORM软件对厚板带孔凸台类零件的挤冲复合成形过程进行了数值模拟,分析了各区域的应力、应变、应变率、速度场分布图以及载荷与行程间的曲线图。通过分析知,采用正反挤冲复合成形新工艺得到的厚板带孔凸台类零件质量良好；在不考虑载荷大小的情况下,挤压连皮厚度可达到0.1～0.2mm以下,但实际生产中以挤压连皮厚度为0.5mm以上时进入冲裁阶段为宜。第五章讨论了实心件和厚板带孔凸台类零件的正挤压比,得到最佳挤压比为1～5；利用双因子实验设计方法对反挤压时摩擦系数和挤压速度进行了优化,得出摩擦系数对反挤压深度影响不大,而挤压速度对反挤压深度影响显著,并用单因数优选法确定了最佳挤压速度为10mm/s。第六章介绍了材料加工过程试验中常用的试验建模方法,并采用回归正交试验设计方法初步建立了厚板带孔凸台高度与板料厚度、凸台孔径、凸凹模直径和正挤压深度间的一次线性回归数学模型。通过分析知,在一定范围内,凸台孔径和挤压深度对凸台高度的影响不显著,而板料厚度、凸凹模直径对凸台高度有显著影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 挤压及数值模拟理论概述
• 2.1 引言
• 2.2 挤压理论概述
• 2.2.1 挤压技术的发展概况
• 2.2.2 挤压加工的分类
• 2.2.3 挤压加工的特点
• 2.2.4 挤压加工的原理
• 2.3 数值模拟理论概述
• 2.3.1 有限元法简介
• 2.3.2 刚塑性有限元法
• 2.3.3 弹塑性有限元法
• 2.4 本章小结
• 第三章 厚板带孔凸台类零件工艺方案分析
• 3.1 引言
• 3.2 成形工艺方案选择的原则
• 3.3 成形工艺方案讨论
• 3.3.1 零件工艺结构分析
• 3.3.2 铸造成形工艺方案
• 3.3.3 锻造冲压成形工艺方案
• 3.3.4 冲压焊接成形工艺方案
• 3.3.5 挤冲复合成形工艺方案
• 3.4 成形工艺方案确立
• 3.5 本章小结
• 第四章 厚板带孔凸台挤冲复合成形过程数值模拟分析
• 4.1 引言
• 4.2 DEFORM软件简介
• 4.3 挤冲复合工艺有限元模型
• 4.4 材料特性及参数设置
• 4.5 断裂准则的选取
• 4.6 模拟结果分析
• 4.6.1 正挤压阶段结果讨论
• 4.6.2 反挤压阶段结果讨论
• 4.6.3 冲裁阶段结果讨论
• 4.7 本章小结
• 第五章 厚板带孔凸台挤压工艺参数优化
• 5.1 引言
• 5.2 实心件正挤压探讨
• 5.3 厚板带孔凸台零件正挤压探讨
• 5.4 摩擦系数和挤压速度对反挤压深度的影响
• 5.4.1 反挤压模型的建立
• 5.4.2 双因子试验设计
• 5.4.3 挤压速度的优选
• 5.5 本章小结
• 第六章 厚板带孔凸台高度预测模型的建立
• 6.1 引言
• 6.2 实验方案的设计
• 6.2.1 因素范围的确定
• 6.2.2 因素水平的编码
• 6.2.3 正交表的选择和试验方案的确定
• 6.3 回归方程的建立
• 6.4 回归方程的显著性检验和失拟性检验
• 6.5 回归方程的回代
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢