目前,全球都面臨著環(huán)境污染嚴(yán)重、能源短缺、汽車保有量增多等問題,為解決這些問題,輕量化技術(shù)開始逐步應(yīng)用于汽車行業(yè)。輕質(zhì)鋁合金材料取代鋼材在車身覆蓋件上的使用不僅能降低車身質(zhì)量,還能提升燃油效率。鋁合金有密度較低,耐磨性和耐腐蝕性較好,強(qiáng)度高,成型性能好,硬度較高,抗熱震性較高,模量較高,疲勞強(qiáng)度較高等特點(diǎn),但是鋁合金材料輕薄且加工過程易發(fā)生拉裂,這就對鋁合金車身覆蓋件的連接工藝提出了更高的要求。近年來,傳統(tǒng)包邊工藝已經(jīng)不能跟上汽車行業(yè)發(fā)展的步伐,國外汽車企業(yè)車身覆蓋件的連接工藝多采用機(jī)器人滾邊技術(shù)。于是,本文通過有限元分析法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,對鋁合金車身覆蓋件的機(jī)器人滾邊工藝進(jìn)行研究。本文基于薄板件成型的力學(xué)理論基礎(chǔ),使用ABAQUS軟件建立了平面-直線的機(jī)器人滾邊模型,對滾邊過程中板件的受力和變形進(jìn)行了研究,討論了 TCP-RTP、圓角半徑、滾輪直徑等參數(shù)對滾邊質(zhì)量的影響,為滾邊參數(shù)的設(shè)置提供建議。采用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選滾邊參數(shù)。分析了TCP-RTP、圓角半徑、滾輪直徑對滾邊質(zhì)量(縮進(jìn)漲出)的影響,分析發(fā)現(xiàn)圓角半徑是顯著影響因素,TCP-RTP影響次之,滾輪直徑影響最不明顯。搭建機(jī)器人滾邊實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對鋁合金滾邊成型特性進(jìn)行了驗(yàn)證,設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn),討論了不同TCP-RTP、滾邊力對滾邊質(zhì)量的影響,對比分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果。比較了鋼板件和鋁合金板件成型特點(diǎn),驗(yàn)證了鋁合金板件應(yīng)用于車身覆蓋件的可行性。同時(shí),機(jī)器人滾邊效率相對較低,提升機(jī)器人滾邊效率也是一個(gè)重要的課題,本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場,以某車型發(fā)動(dòng)機(jī)蓋為例,使用ROBCAD軟件搭建發(fā)動(dòng)機(jī)蓋機(jī)器人滾邊島,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,通過合理布局機(jī)器人數(shù)量、優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法提升機(jī)器人滾邊效率,使該車型發(fā)動(dòng)機(jī)蓋生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍提升至30JPH,滿足工廠產(chǎn)能要求。
【學(xué)位單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U466
【部分圖文】：

鋁量達(dá)到３４．６５ｋｇ，２００１年單車用鋁量達(dá)到１１２．５ｋｇ。目前，據(jù)統(tǒng)計(jì)國外平均單車用鋁量??達(dá)１６０－１８０?ｋｇ；預(yù)計(jì)到２０２０年，北美汽車平均用鋁量達(dá)到２１０ｋｇ［３７］。近年來，歐美汽??車行業(yè)單車用鋁量趨勢如圖２．１。??２００??????１８０??１８０?■??ａ?１６０?ＩＳＯ?Ｉ??＾?１４０?１３３?．?＇■??ｉ．丨：．：??ｇ麵纖國國圏國國國醒??１９４１?１．９７１?１９９０?２０ＣＫ）?２００１?２００２?２０１Ｂ?２０１５?２０１７??年份??圖２．１歐美單車用鋁量??目前，美國、日本、德國是車用鋁合金最多的國家。國外采用全鋁車身的大多為中??高級(jí)轎車，如特斯拉Ｍｏｄｅｌｓ的車身９５％以上采用鋁材，德國奧迪Ａ８，日本的ＮＸＳ等??６??

金材料的循環(huán)回收再加工再利用。隨著輕量化技術(shù)的的逐步推進(jìn)，其最主要的鋁合金材??料的應(yīng)用率就逐年上升，有數(shù)據(jù)顯示，在２００９年至２０１７年，國內(nèi)錯(cuò)合金部件的總產(chǎn)量??從３３５萬噸增長至７９２．２萬噸，如圖２．２。預(yù)計(jì)２０１８年中國鋁合金累計(jì)產(chǎn)量將突破９００??萬噸，國內(nèi)越來越多汽車企業(yè)將鋁合金材料應(yīng)用到汽車車身。２０１６年國內(nèi)汽車用鋁３００??萬噸，２０２０年有望達(dá)到６５０萬噸，年增速２０％以上。目前，國內(nèi)自主品牌汽車平均用??鋁量約為１１０ｋｇ，預(yù)計(jì)到２０２０年，我國汽車平均用鋁量達(dá)到１９０?ｋｇｌＷ。??９００??Ｑ?８００??％?７００?—?—?Ｉ??ｉｉｉｉｉｉｌｌｌｌ??２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??年份??圖２．２中國鋁合金鑄件產(chǎn)量??隨著技術(shù)的進(jìn)步，短短幾年，我國的汽車用鋁量數(shù)量增多，技術(shù)升級(jí)，相關(guān)研究得??以應(yīng)用。２０１６年，國產(chǎn)凱迪拉克ＣＴ６成為國內(nèi)第一款擁有全鋁車身并投放市場的汽車，??其車身用鋁覆蓋量高達(dá)６２％。同年，車身用鋁擬蓋量高達(dá)７５％的全新捷豹ＸＦＬ實(shí)現(xiàn)批??量生產(chǎn)。上汽榮威也成為第一個(gè)使用鋁合金材料來做發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋內(nèi)外板的自主品牌。隨??著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，２０１７年，蔚來純電動(dòng)ＳＵＶ－ＥＳ８車型整體用鋁率高達(dá)９６．４％，除??汽車車身外

能滿足汽車車身覆蓋件、結(jié)構(gòu)件的性能需求，廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。汽車不同部位??會(huì)選用不同系列的鋁合金材料，不同系列的鋁合金材料也有其自身的特性。目前在汽車??上使用較多的是２０００系列、５０００系列、６０００系列和７０００系列［３＜ＭＱ］，如圖２．３。??圖２．３鋁合金件在車身中的應(yīng)用??２０００系列鋁合金主要成分是Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ，主要用于汽車結(jié)構(gòu)件，汽車結(jié)構(gòu)件包括橫??縱梁、底盤等，如圖２．４。汽車結(jié)構(gòu)件是一體的，一定程度上關(guān)系著汽車使用過程中的??安全，這就需要結(jié)構(gòu)件材料有足夠的強(qiáng)度和硬度，良好的可塑性。而２０００系列鋁合金??具有較高的強(qiáng)度，良好的可鍛造性、可熱處理化的特點(diǎn)。剛好符合汽車結(jié)構(gòu)件的性能需??求。??圖２．４汽車結(jié)構(gòu)件示意圖??５０００系列鋁合金主要成分是Ａｌ－Ｍｇ。這一系列由于鎂是其主要合金元素，沉淀相形??核相對困難，熱處理過程不能對其進(jìn)行強(qiáng)化，只能采用加工硬化的方式提高力學(xué)性能。??總的來說，５０００系列的鋁合金具有密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高的特點(diǎn)。但沖壓包邊??８?
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