本文關(guān)鍵詞：大型汽車覆蓋件成形參數(shù)優(yōu)化及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

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【摘要】：后地板是車身結(jié)構(gòu)的重要組成部件,其主要起著支撐和減震作用,后地板的安全運行對汽車安全、平穩(wěn)行駛具有重要影響。隨著人們對車內(nèi)空間和車身安全等方面的要求提高,大型后地板覆蓋件的需求也日益增多。沖壓模具是制造后地板覆蓋件的重要工裝設(shè)備,其設(shè)計周期、成本和成形質(zhì)量密切的影響著車身研發(fā)、制造周期。同時,能源緊缺問題也使得控制模具成本顯得較為重要。目前,汽車覆蓋件的主要成形參數(shù)設(shè)計主要依靠反復(fù)修模方法以達到成形件質(zhì)量改善,這極大地增加模具生產(chǎn)制造周期和制造成本;且傳統(tǒng)模具的基體筋分布以及大小通常按沖壓模具設(shè)計手冊經(jīng)驗值進行設(shè)定,可能會造成模具結(jié)構(gòu)剛度過剩、模具重量超大,增加模具制造成本。為了縮短大型后地板覆蓋件模具的生產(chǎn)周期并減少制造成本,本文以某車型大型后地板覆蓋件為研究對象,利用有限元模擬軟件分析后地板拉延成形出現(xiàn)的成形缺陷,如拉裂、起皺、厚度不均等,設(shè)計并優(yōu)化拉延成形工藝參數(shù),通過生產(chǎn)試制得到了合格的后地板零件,并采用將沖壓成形模擬與結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化分析解耦的思路,運用拓撲優(yōu)化技術(shù)對原拉延凸模的結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,設(shè)計出新的沖壓模具結(jié)構(gòu)。基于以上論文主要開展了以下幾個方面的研究:(1)首先對后地板的零件結(jié)構(gòu)特點進行分析,并進行了工藝補充設(shè)計、工序方案設(shè)計以及板料尺寸優(yōu)化;(2)基于工廠經(jīng)驗參數(shù)建立了后地板拉延有限元模型,并根據(jù)模擬結(jié)果重點分析了后地板的成形極限圖,并針對成形不均現(xiàn)象,采用引入拉延檻進行模擬分析,分析并對比了有無拉延檻時的成形極限圖和厚度分布圖;(3)建立了拉裂、起皺和厚度不均目標函數(shù),以拉延檻高度、拉延檻圓角、壓邊力大小和凹模入口圓角為優(yōu)化變量,以中心復(fù)合實驗設(shè)計為基礎(chǔ),分別建立了后地板拉延成形過程中的拉裂、起皺和厚度不均的響應(yīng)面代理模型。采用基于遺傳算法的多目標優(yōu)化技術(shù)進行工藝參數(shù)的自適應(yīng)尋優(yōu),最終得到一組綜合最優(yōu)解:拉延檻高度,拉延檻圓角,壓邊力大小,凹模入口圓角,并將優(yōu)化結(jié)果進行了有限元模擬驗證,驗證結(jié)果表明拉裂現(xiàn)象得到解決,且厚度不均情況顯著改善;(4)采用所得優(yōu)化參數(shù)進行模具的3D模型進行修正,并完成模具的加工制造、調(diào)試,試制得到了合格后地板零件;(5)基于后地板的拉延成形數(shù)值模擬結(jié)果,對其拉延凸模的受力情況進行分析、映射,并利用OptiStruct的拓撲優(yōu)化技術(shù),對模具結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,在優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上設(shè)計出新模具結(jié)構(gòu)。經(jīng)結(jié)構(gòu)分析得到,新結(jié)構(gòu)相對原結(jié)構(gòu)減重20%左右,同時保證變形在許可的范圍內(nèi)。這表明新設(shè)計模具結(jié)構(gòu)優(yōu)于原模具結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：汽車覆蓋件 拉延模具 有限元分析 多目標優(yōu)化 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U466;TG38
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 汽車覆蓋件的成形工藝10-13
• 1.2.1 汽車覆蓋件的模具設(shè)計10-12
• 1.2.2 汽車覆蓋件拉延模加工12-13
• 1.3 汽車覆蓋件成形數(shù)值模擬分析技術(shù)13-19
• 1.3.1 覆蓋件模具型面選取14-17
• 1.3.2 有限元算法及求解17-19
• 1.4 課題研究內(nèi)容19-21
• 2 后地板成形工藝設(shè)計及成形模擬仿真21-33
• 2.1 零件結(jié)構(gòu)特點21-24
• 2.1.1 工藝補充設(shè)計21-22
• 2.1.2 工序方案設(shè)計22-23
• 2.1.3 板料尺寸優(yōu)化23-24
• 2.2 后地板成形工序建模及成形性分析24-29
• 2.2.1 拉延成形工序建模24-26
• 2.2.2 零件成形性分析及拉延檻設(shè)置26-29
• 2.3 后地板減薄分析29-33
• 3 基于響應(yīng)面法的后地板成形多目標優(yōu)化33-55
• 3.1 響應(yīng)面法33-38
• 3.1.1 響應(yīng)面法試驗設(shè)計33-36
• 3.1.2 最小二乘法36-38
• 3.1.3 響應(yīng)面建模方法的統(tǒng)計評價指標38
• 3.2 多目標優(yōu)化設(shè)計38-41
• 3.2.1 選取優(yōu)化變量38-40
• 3.2.2 目標函數(shù)的建立40-41
• 3.3 代理模型構(gòu)建和精度分析41-50
• 3.3.1 試驗水平設(shè)計41-42
• 3.3.2 中心復(fù)合實驗設(shè)計42-43
• 3.3.3 構(gòu)建響應(yīng)面模型43-44
• 3.3.4 模型精度檢驗44-47
• 3.3.5 結(jié)果分析47-50
• 3.4 多目標算法尋優(yōu)及驗證50-55
• 3.4.1 參數(shù)多目標尋優(yōu)50-51
• 3.4.2 優(yōu)化結(jié)果驗證51-55
• 4 模具的加工與調(diào)試55-61
• 4.1 模具制造55-56
• 4.1.1 模具材料的選擇55-56
• 4.1.2 模具加工56
• 4.2 模具調(diào)試56-58
• 4.3 試制結(jié)果58-61
• 5 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究61-79
• 5.1 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值仿真技術(shù)62-70
• 5.1.1 OptiStruct的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析62-63
• 5.1.2 拓撲優(yōu)化的數(shù)學模型63-67
• 5.1.3 優(yōu)化模型的數(shù)值算法67-70
• 5.2 模具受力情況分析70-73
• 5.2.1 模具荷載選取70-71
• 5.2.2 成形結(jié)果映射71-72
• 5.2.3 模具受力分析72-73
• 5.3 優(yōu)化模型的設(shè)置73-75
• 5.3.1 目標函數(shù)與約束條件73-74
• 5.3.2 優(yōu)化模型設(shè)置74
• 5.3.3 優(yōu)化結(jié)果74-75
• 5.4 模具優(yōu)化結(jié)構(gòu)結(jié)果分析75-79
• 5.4.1 優(yōu)化后模具結(jié)構(gòu)分析76-77
• 5.4.2 對比分析結(jié)果77-79
• 6 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 致謝81-83
• 參考文獻83-87
• 附錄：攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文87

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳伯杰,蔣志;汽車覆蓋件拉延工藝補充面優(yōu)化設(shè)計[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2004年06期

2 邵慶忠;;我國第一條汽車覆蓋件生產(chǎn)線試制成功[J];鍛壓機械;1990年03期

3 沈啟，

本文編號：674008