本文關(guān)鍵詞：基于熱力耦合分析的大型深拉件連續(xù)批量沖壓穩(wěn)定性評(píng)估

  更多相關(guān)文章： 拉深 模具 熱力耦合 數(shù)值模擬 間隙

【摘要】：在科技日新月異的今天，沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。模具作為沖壓成形的主要工具，其本身的研發(fā)和制造直接制約著沖壓件的工藝成形性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。板材沖壓件在汽車車身結(jié)構(gòu)中占有很大的比重，其中大多數(shù)采用冷沖壓工藝成形。在冷沖壓拉深成形過程中，，由于模具與板料之間摩擦作用產(chǎn)生一定摩擦熱量，導(dǎo)致模具的溫度升高。在連續(xù)大批量生產(chǎn)中，隨著沖壓次數(shù)的增加，模具吸收的熱量越來越多，模具溫度逐漸升高，由于熱膨脹變形，導(dǎo)致模具型面變形，改變凸模和凹模之間的間隙，這將直接影響著冷沖壓件的成形質(zhì)量。當(dāng)前工程界以及學(xué)術(shù)界尚未對這一問題給予足夠重視。 因此，本文針對典型的大型拉深件，以其連續(xù)批量沖壓生產(chǎn)中的沖壓穩(wěn)定性作為研究對象，通過抽象假設(shè)，歸納出其內(nèi)在的熱力耦合變形的理論模型，基于有限元模擬和數(shù)學(xué)物理推導(dǎo)分析，對其在連續(xù)批量拉深生產(chǎn)過程中模具間隙變化進(jìn)行數(shù)值模擬研究。 本文基于大型通用有限元軟件ABAQUS，首先建立一個(gè)大型圓筒形拉深模型。針對連續(xù)批量生產(chǎn)中某一具體沖壓周期，通過板材沖壓熱力耦合分析研究板材拉深成形過程和摩擦生熱過程，通過熱分析獲取單沖壓周期內(nèi)摩擦熱量在模具、板材和周圍空氣介質(zhì)的熱交換過程、模具內(nèi)部的熱傳導(dǎo)過程，以及模具溫度場變化，通過熱變形分析獲取模具在一個(gè)沖壓周期內(nèi)由于溫度場變化引起的熱變形。將不同模具初始溫度下得到的單沖壓周期的模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)物理推導(dǎo)，求得連續(xù)批量生產(chǎn)條件下模具溫度、模具形狀以及凸凹模間隙隨沖壓次數(shù)的變化規(guī)律。最后評(píng)估初始凸凹模間隙、模具圓角半徑和摩擦系數(shù)等不同工藝參數(shù)因素對連續(xù)批量生產(chǎn)條件下沖壓穩(wěn)定性的影響。 本文的研究表明，在連續(xù)批量生產(chǎn)條件下，模具吸收熱量的主要途徑是模具與板材表面的摩擦生熱，而板材變形功轉(zhuǎn)換為熱量導(dǎo)致板材溫度升高，并通過熱傳遞至模具的熱量對模具的溫升的貢獻(xiàn)很小，可忽略不計(jì)。凸模和凹模溫度由室溫隨著沖壓次數(shù)的增加逐漸上升，同時(shí)凸凹模間隙逐漸縮減。初始階段溫升趨勢比較劇烈，隨著沖壓次數(shù)的增加，溫升趨勢逐漸變緩，并最終凸凹模溫度趨于穩(wěn)定，同時(shí)拉深間隙達(dá)到最小，凸凹模間隙的縮減說明沖壓穩(wěn)定性能的下降。對在不同工藝參數(shù)值情況下得到?jīng)_壓穩(wěn)定性分析結(jié)果進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)是最為關(guān)鍵的因素，凸凹模初始間隙起到一定的作用，而模具圓角半徑尺寸影響相對較弱。
【關(guān)鍵詞】：拉深 模具 熱力耦合 數(shù)值模擬 間隙
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG386
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 冷沖壓技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢12-14
• 1.2.2 拉深技術(shù)的研究現(xiàn)狀14
• 1.3 數(shù)值模擬技術(shù)在板材成形中的應(yīng)用14-16
• 1.3.1 數(shù)值模擬分析技術(shù)介紹14-15
• 1.3.2 數(shù)值分析技術(shù)的計(jì)算方法15
• 1.3.3 數(shù)值仿真軟件發(fā)展15-16
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容和方法16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-19
• 第二章 理論研究基礎(chǔ)19-45
• 2.1 引言19
• 2.2 拉深工藝的基本原理19-29
• 2.2.1 圓筒形件拉深的過程特點(diǎn)19-22
• 2.2.2 圓筒件拉深的力學(xué)解析22-26
• 2.2.3 影響圓筒件拉深過程的因素26-29
• 2.3 金屬塑性變形的摩擦理論29-33
• 2.3.1 金屬塑性變形過程中摩擦的特征29-30
• 2.3.2 金屬塑性變形中常用的摩擦定律30-32
• 2.3.3 摩擦熱32-33
• 2.4 熱力耦合理論33-34
• 2.4.1 熱力耦合問題的的研究范圍33
• 2.4.2 熱力耦合分析的基本方程33-34
• 2.5 傳熱學(xué)理論34-37
• 2.5.1 傳熱學(xué)的基本方程35
• 2.5.2 熱傳導(dǎo)的主要形式35-37
• 2.6 有限元法37-43
• 2.6.1 有限元法的基本原理38-39
• 2.6.2 有限元法求解步驟39
• 2.6.3 有限元法的基本求解方法以及應(yīng)用范圍和局限39-41
• 2.6.4 Abaqus/Explicit 顯示動(dòng)力學(xué)分析理論基礎(chǔ)41-43
• 2.7 本章小結(jié)43-45
• 第三章 單沖壓周期拉深熱力耦合有限元模型的建立45-55
• 3.1 引言45
• 3.2 模型的基本假設(shè)和簡化分析45-46
• 3.3 工程分析軟件 ABAQUS 概述46-47
• 3.3.1 ABAQUS 概述46
• 3.3.2 ABAQUS 分析模塊46-47
• 3.4 材料的選取及性能參數(shù)47-49
• 3.5 有限元模型的建立49-54
• 3.5.1 幾何模型的建立49-50
• 3.5.2 網(wǎng)格的劃分以及單元的選擇50-51
• 3.5.3 分析步以及輸出要求的設(shè)定51-52
• 3.5.4 模型接觸的設(shè)定52-53
• 3.5.5 邊界條件和初始條件的設(shè)定53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第四章 基于熱力耦合分析的沖壓穩(wěn)定性評(píng)估55-71
• 4.1 單沖壓周期拉深成形過程的熱力耦合分析55-57
• 4.2 模具的溫度場分析及其均勻化處理57-62
• 4.3 連續(xù)批量生產(chǎn)條件下模具溫度變化的數(shù)理分析62-64
• 4.4 連續(xù)批量生產(chǎn)條件下模具形變的熱變形分析64-67
• 4.5 工藝參數(shù)對連續(xù)批量生產(chǎn)沖壓穩(wěn)定性的影響67-70
• 4.5.1 凸凹模初始間隙對連續(xù)批量生產(chǎn)沖壓穩(wěn)定性的影響67-68
• 4.5.2 凸凹模圓角半徑對連續(xù)批量生產(chǎn)沖壓穩(wěn)定性的影響68-69
• 4.5.3 摩擦系數(shù)對連續(xù)批量生產(chǎn)沖壓穩(wěn)定性的影響69-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-73
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：964753