本文關(guān)鍵詞：變高度U形梁熱沖壓數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：汽車(chē)的普及所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題已逐漸引起人們的關(guān)注,追求汽車(chē)安全、輕量化已經(jīng)成為當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的總體趨勢(shì)。熱沖壓零件具有硬度高、成形精度高等優(yōu)點(diǎn),可以為汽車(chē)提供高質(zhì)量的零部件的同時(shí),達(dá)到汽車(chē)輕量化的要求。在當(dāng)前應(yīng)用的眾多車(chē)身熱沖壓件中,存在著一類(lèi)具有以U形截面為主而整體帶有高度差特點(diǎn)的變高度U形截面梁形件,這類(lèi)結(jié)構(gòu)存在于眾多熱沖壓零件中,如加強(qiáng)邊梁、前裝配平臺(tái)、前保險(xiǎn)杠等。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,零件高度差的大小直接影響著模具上圓角翼邊處板料的成形質(zhì)量,加工過(guò)程中的工藝參數(shù)對(duì)零件成形性能的影響也不可忽視。然而目前對(duì)于該結(jié)構(gòu)所知的研究相對(duì)較少,現(xiàn)有的研究還沒(méi)有給出對(duì)于不同高度差的零件,其模具上圓角翼邊半徑的合理取值范圍,以及滿足該類(lèi)型零件熱沖壓成形性能要求的相關(guān)工藝參數(shù)。基于上述情況,本文將以2mm厚的22Mn B5材料為研究對(duì)象,通過(guò)有限元模擬來(lái)分析在變高度U形梁熱沖壓過(guò)程中,不同高度差的零件在熱沖壓加工過(guò)程中的模具設(shè)計(jì)時(shí),其模具上圓角翼邊半徑的合理取值范圍,以及滿足該類(lèi)型零件熱沖壓成形性能的工藝參數(shù),為實(shí)際生產(chǎn)提供理論支持。研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:研究討論了變高度U形梁在熱沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)不同高度差所對(duì)應(yīng)的模具上圓角翼邊半徑的推薦取值范圍,并給出了二者的關(guān)系圖,圖中表明隨著高度差的增大,模具所需的翼邊圓角半徑相應(yīng)增加。若上圓角翼邊半徑小于給出的推薦值,則在模擬中零件會(huì)出現(xiàn)起皺缺陷。應(yīng)用Pam-stamp2G軟件結(jié)合模具設(shè)計(jì)研究結(jié)論分析了在高度差為150mm前提下,熱沖壓過(guò)程中的沖壓速度,模具間隙,保壓時(shí)間,和模具溫度等工藝參數(shù)對(duì)零件成形性能的影響:(1)沖壓速度小于80mm/s時(shí),零件淬火前發(fā)生了貝氏體轉(zhuǎn)變,當(dāng)沖壓速度處于80-120mm/s時(shí),板料淬火前均未發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,綜合考慮成形性能和加工成本,最終沖壓速度選擇80-120mm/s。(2)當(dāng)模具間隙大于1.1t時(shí),淬火結(jié)束后零件的馬氏體百分含量低于80%,當(dāng)模具間隙為1.1t時(shí),在淬火過(guò)程中零件側(cè)壁部位的冷卻速率小于30℃/s,淬火效果不佳,當(dāng)模具間隙處于1.0-1.05t時(shí),零件的成形性能較好。(3)當(dāng)保壓時(shí)間低于10s時(shí),零件溫度未完全降至馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度以下,當(dāng)保壓時(shí)間為12s時(shí),零件整體的馬氏體轉(zhuǎn)變已經(jīng)結(jié)束,對(duì)溫降最慢處進(jìn)行精確分析后結(jié)果顯示該處溫度完全降至馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度以下用時(shí)10.4s。(4)隨著模具初始溫度的增加,板料沖壓結(jié)束時(shí)的最高和最低溫度也隨之增加,當(dāng)模具初始溫度為150℃時(shí),零件硬度已經(jīng)下降到400HV以下,模具溫度低于50℃時(shí)所表現(xiàn)出的力學(xué)性能能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。綜上,確定最終的工藝組合為:沖壓速度:80-120mm/s;模具間隙:1.0-1.05t;保壓時(shí)間:10.4s以上;模具溫度:低于50℃。
【關(guān)鍵詞】：熱沖壓 變高度U形梁 高度差 模具設(shè)計(jì) 工藝參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U466;TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 高強(qiáng)鋼材料介紹12-14
• 1.2.1 高強(qiáng)鋼的主要成分12-14
• 1.2.2 高強(qiáng)鋼的分類(lèi)14
• 1.3 高強(qiáng)鋼熱沖壓成形工藝14-20
• 1.3.1 高強(qiáng)鋼熱沖壓成形原理14-16
• 1.3.2 高強(qiáng)鋼熱沖壓成形特點(diǎn)16-18
• 1.3.3 熱沖壓成形工藝國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 研究背景及意義20-21
• 1.5 研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 板料熱成形有限元模擬基本理論23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 有限元基本概念23-24
• 2.3 熱沖壓過(guò)程中多場(chǎng)耦合分析24-25
• 2.3.1 溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的相互作用24
• 2.3.2 溫度場(chǎng)和相變場(chǎng)的相互作用24-25
• 2.3.3 應(yīng)力場(chǎng)和相變場(chǎng)的相互作用25
• 2.4 熱成形熱塑性本構(gòu)關(guān)系25-28
• 2.5 屈服準(zhǔn)則28-29
• 2.6 傳熱學(xué)理論29-31
• 2.6.1 溫度場(chǎng)29-30
• 2.6.2 傳熱基本定律30-31
• 2.7 單元技術(shù)31-32
• 2.7.1 薄膜單元31
• 2.7.2 實(shí)體單元31-32
• 2.7.3 殼單元32
• 2.8 板料成形有限元方程求解法32-34
• 2.8.1 動(dòng)態(tài)顯式算法32-33
• 2.8.2 靜態(tài)隱式算法33-34
• 2.9 Pam-stamp2G模擬軟件介紹34-36
• 2.9.1 Pam-stamp2G軟件特點(diǎn)34-35
• 2.9.2 Pam-stamp2G計(jì)算流程35-36
• 2.10 本章小結(jié)36-37
• 第三章 變高度U形梁模具設(shè)計(jì)37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 零件幾何形狀及特點(diǎn)分析37-39
• 3.3 有限元模型的建立39-43
• 3.3.1 材料機(jī)械性能39
• 3.3.2 材料熱硬化曲線39-41
• 3.3.3 附加熱系數(shù)41
• 3.3.4 熱邊界條件41
• 3.3.5 熱接觸條件41-42
• 3.3.6 有限元模型42-43
• 3.3.7 熱沖壓數(shù)值模擬步驟43
• 3.4 有限元模擬分析43-54
• 3.4.1 高度差對(duì)模具上圓角翼邊半徑R1的影響43-51
• 3.4.2 翼邊圓角半徑對(duì)零件性能的影響51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 變高度U形梁熱沖壓相關(guān)參數(shù)優(yōu)化研究55-85
• 4.1 引言55
• 4.2 有限元模型的建立55-58
• 4.2.1 模型的幾何形狀55-56
• 4.2.2 有限元模型的創(chuàng)建56-57
• 4.2.3 數(shù)值模擬流程57-58
• 4.3 基于數(shù)值模擬的工藝參數(shù)優(yōu)化研究58-82
• 4.3.1 沖壓速度對(duì)變高度U形梁成形性能的影響58-65
• 4.3.2 模具間隙對(duì)變高度U形梁成形性能的影響65-71
• 4.3.3 保壓時(shí)間對(duì)變高度U形梁成形性能的影響71-77
• 4.3.4 模具溫度對(duì)變高度U形梁相關(guān)性能的影響77-82
• 4.4 本章小結(jié)82-85
• 第五章 結(jié)論和展望85-87
• 5.1 結(jié)論85-86
• 5.2 不足及展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 致謝93

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  本文關(guān)鍵詞：變高度U形梁熱沖壓數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：382915