基于CADCAE的拼焊板桶形件沖壓成形工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第I頁共頁目錄1緒論.11.1選題背景.11.2拼焊板沖壓成形研究現(xiàn)狀.31.3主要研究目標(biāo)及內(nèi)容.41.4論文的組織結(jié)構(gòu).52拼焊板沖壓成形工藝?yán)碚摲治?62.1拼焊板成型理論.62.1.1拼焊板單向拉伸時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系.62.1.2拼焊板成形的變形特點(diǎn).72.1.3拼焊板桶形件拉深工藝.82.2影響拼焊板沖壓成形的主要因素.92.2.1凸凹模圓角半徑.102.2.2壓邊圈.102.2.3壓邊力.102.2.4焊縫位置.112.2.5板厚比.112.3拼焊板圓桶形件沖壓成形的常見缺陷.112.3.1起皺與破裂.112.3.2焊縫的移動(dòng).123拼焊板桶形件有限元建模方法.143.1CAE仿真軟件的簡介及選取.143.2板料成形有限元數(shù)值模擬過程.153.2.1仿真步驟.153.2.2模具和毛坯的CAD建模.163.2.3前處理工作.193.2.4后處理工作.204基于數(shù)值模擬的拼焊板桶形件成型仿真及分析.234.1仿真建模.234.1.1凹模、凸模、壓邊圈以及板料的CAD建模.234.1.2CAD文件保存.244.1.3模型導(dǎo)入.244.1.4網(wǎng)格劃分.24本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第II頁共頁4.1.5焊接.254.1.6網(wǎng)格檢查/網(wǎng)格修補(bǔ).254.1.7調(diào)整位置.254.1.8定義材料和板厚.264.1.9定義凸模運(yùn)動(dòng)和壓力.264.1.10計(jì)算.264.1.11后處理.264.2壓邊圈對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.274.3壓邊力大小對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.274.4凸模行程對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.304.5板厚比對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.314.6焊縫位置對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.334.7凹模圓角半徑對(duì)拼焊板桶形件成形影響分析.344.8方案分析及總結(jié).35結(jié)束語.38致謝.40參考文獻(xiàn).41本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第1頁共42頁1緒論1.1選題背景自從國際鋼鐵協(xié)會(huì)提出超輕量鋼制車身的規(guī)劃以來，國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家均加大了對(duì)車身輕量化技術(shù)的研發(fā)力度和推廣應(yīng)用新技術(shù)的速度1。在實(shí)現(xiàn)車身輕量化的先進(jìn)制造技術(shù)中，激光拼焊板的研發(fā)與應(yīng)用，成為汽車界和沖壓界研究的熱點(diǎn)。中國的激光拼焊板技術(shù)應(yīng)用起步較晚，直到2002年10月25日，我國第一條激光拼焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線才在武漢正式投入運(yùn)行。目前，國內(nèi)激光拼焊板需求量迅速上升，國產(chǎn)高品質(zhì)車型，如：帕薩特、別克、奧迪、雅閣等都開始采用激光拼焊板。基于這種情況，寶鋼集團(tuán)在2004年11月和12月相繼在上海和長春成立了激光拼焊板生產(chǎn)公司。冷軋鋼板激光拼焊技術(shù)主要應(yīng)用在汽車門內(nèi)板、底板、立柱等不等厚鋼板的拼焊中，通過將不同或相同厚度、強(qiáng)度、材質(zhì)的冷軋鋼板切成合適的尺寸用，成為汽車界和沖壓界研究的熱點(diǎn)。完善拼焊板的制造工藝、開發(fā)高效自動(dòng)化拼焊鋼板生產(chǎn)線、研究拼焊板的沖壓成形性能與成形極限、針對(duì)汽車車身典型覆蓋件對(duì)采用拼焊板時(shí)的成形工藝進(jìn)行研究等成為當(dāng)今汽車界的熱門課題。拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂鍍層的鋼材用激光把邊部對(duì)焊，焊接成一塊整體板，以滿足零部件對(duì)材料性能的不同要求。經(jīng)過沖壓等工序后成為汽車的部件2。激光拼焊是汽車生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，于1985年正式應(yīng)用，已在歐、美、日各大汽車廠和形狀，然后用激光焊接成一個(gè)理想的整體（即拼焊板）。汽車企業(yè)用這種拼焊板沖壓成特定的零件。激光拼焊板是目前汽車車身設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用的新技術(shù)，它可將經(jīng)不同表面處理、不同用激光焊的方法，自由組合使之成為一個(gè)毛坯件。轎車零部件采用激光拼焊板可以減少零件數(shù)量，減輕構(gòu)件重量，為生產(chǎn)寬體車提供可能。激光焊接幾乎可以不受限制地把厚度、牌號(hào)、等級(jí)、鍍層等不同的鋼板連結(jié)在一起，制成各種形狀的零件，大大提高了汽車設(shè)計(jì)的靈活性，不僅大大減少了模具數(shù)量，還增加了材料利用率，也使車身結(jié)構(gòu)大大簡化3。激光拼焊板已廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，采用激光拼焊板工藝不僅能夠降低整車的制造成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率，而且可以減少外圍加強(qiáng)件數(shù)量，簡化裝配步驟，同時(shí)使車輛的碰撞能力、沖壓成型率和抗腐能力提高。此外，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第2頁共42頁由于避免使用密封膠，也使其更具有環(huán)保性。激光焊技術(shù)的應(yīng)用可使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率提高、制造成本降低，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)推動(dòng)汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。具體表現(xiàn)在：（1）零件數(shù)量的減少，以及隨之而來的生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝簡化，大大提高了生產(chǎn)效率，降低整車制造及裝配成本；（2）由于產(chǎn)品的不同，零件在成形前即通過激光焊接工藝焊接在一起，因而提高了產(chǎn)品的精度，大大降低了零部件的制造及裝配公差；通過部件的優(yōu)化減輕了重量；（3）激光拼焊是把基板的邊部對(duì)焊在一起，由于不再需要加強(qiáng)板，也沒有搭接接縫，大大提高了裝配件的抗腐蝕性能；通過消除搭接提高部件的耐腐蝕能力，大大減少了密封措施的使用；（4）通過對(duì)材料厚度以及質(zhì)量的嚴(yán)格篩選，在材料強(qiáng)度和抗沖擊性方面給零部件帶來本質(zhì)的飛躍，同時(shí)改良了結(jié)構(gòu)，在撞擊過程中，可以控制更多的能量得到吸收，從而改良車身部件的抗擊沖撞能力，提高車身的被動(dòng)安全性；（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的最充分的利用，達(dá)到最合理的材料性能組合；（6）材料厚度的可變性以及其可靠的質(zhì)量，保證了在對(duì)某些重要位置的強(qiáng)化改進(jìn)可以順利進(jìn)行；（7）對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者而言增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性。一個(gè)零件，如果某個(gè)部分需要提高強(qiáng)度，則這部分的厚度也要增加，在設(shè)計(jì)時(shí)只需在某個(gè)部分提高強(qiáng)度和厚度而不需要在整個(gè)零件都增加強(qiáng)度和厚度。目前，拼焊板在汽車發(fā)達(dá)國家已經(jīng)被成功應(yīng)用于內(nèi)覆蓋