本文關(guān)鍵詞：多工位級進沖壓載荷分析及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

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【摘要】：近年來我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展,眾多汽車企業(yè)都在為縮短新車型研發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本而努力。大型復雜多工位級進模作為生產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)件的重要工藝裝備,其設計質(zhì)量和成本對汽車的生產(chǎn)研發(fā)有著重要影響。多工位級進模向大型、復雜方向發(fā)展以及高強度鋼板的廣泛使用,往往導致模具過于厚重。采用傳統(tǒng)模具設計方法難以找到材料的合理分布,不易獲得既經(jīng)濟又安全的理想設計方案,因此,加強對模具結(jié)構(gòu)分析和模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的研究,實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)輕量化設計,具有一定的實用價值與工程意義。本文以某汽車行李箱支架多工位級進模為研究對象,分別對該汽車行李箱支架工藝設計、多工位級進沖壓工藝中成形工序和沖裁工序有限元模擬技術(shù)、多工位級進模模具母體結(jié)構(gòu)分析方法、多工位級進模模具母體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù)進行了研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)對某汽車行李箱支架進行了零件結(jié)構(gòu)和沖壓工藝性分析,完成了一步逆成形分析與坯料逆算,綜合某行李箱支架的結(jié)構(gòu)特征、材料利用率和精度要求等情況,確定了單排、斜排、中間載體共18個工位的級進沖壓工藝方案,并最終設計了排樣圖及模具總體結(jié)構(gòu)圖。(2)以Dynaform為數(shù)值模擬平臺,對某行李箱支架多工位級進模沖壓工藝中成形工序進行數(shù)值模擬。進行完整的沖壓成形工序數(shù)值模擬后,得到符合工藝要求的模擬結(jié)果,獲得各沖壓成形工序中模具的受力情況并進行了分析。(3)采用Deform軟件對模具上所有沖裁工序進行數(shù)值模擬。對模型中毛坯進行劃分及局部單元細化,以降低沖裁模擬有限元模型的規(guī)模;選取了Normalized Cockcr oftLatham斷裂準則并通過沖裁實驗與模擬相結(jié)合的方法獲得零件材料斷裂因子,進而對模具中所有沖裁工序進行模擬以獲得沖壓過程中板料單元上的沖裁力。對各沖裁輪廓的理論沖裁力進行了計算,并與沖裁力數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,結(jié)果顯示沖裁力模擬結(jié)果與理論計算結(jié)果相對誤差在15%以內(nèi)。(4)采用載荷映射方法,分析模具沖壓過程的力學響應,將板料成形數(shù)值模擬獲得的變形板料和模面之間的接觸力映射到模具結(jié)構(gòu)分析有限元模型上,建立了模具結(jié)構(gòu)分析模型,獲得了模具在不同工況下的彈性變形情況。(5)以沖壓模擬得到的板料成形力為荷載邊界條件,對某汽車行李箱支架多工位級進模模具結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。利用優(yōu)化軟件OptiSturct在模具結(jié)構(gòu)分析的基礎上,結(jié)合拓撲優(yōu)化技術(shù)對模具結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。根據(jù)拓撲優(yōu)化結(jié)果,利用NX對模具母體進行重構(gòu),得到新的模具結(jié)構(gòu),將與傳統(tǒng)模具同樣的載荷條件加載于優(yōu)化后模具有限元模型上,分析優(yōu)化后模具的變形情況,并與傳統(tǒng)模具進行對比分析。經(jīng)結(jié)構(gòu)分析驗證,優(yōu)化后模具母體結(jié)構(gòu)在不增加模具變形量的同時,相對傳統(tǒng)方法設計模具母體結(jié)構(gòu)減重22.4%左右。
【關(guān)鍵詞】：多工位級進模 數(shù)值模擬 沖壓載荷 模具結(jié)構(gòu)分析 拓撲優(yōu)化
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U466;TG385
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 沖壓載荷分析研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 沖壓模具結(jié)構(gòu)分析研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 課題來源、研究意義及研究內(nèi)容17-19
• 1.5.1 課題來源及研究意義17
• 1.5.2 課題研究思路及研究內(nèi)容17-19
• 1.6 本章小結(jié)19-20
• 第二章 某汽車行李箱支架沖壓工藝分析及模具設計20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 零件沖壓工藝分析20-23
• 2.2.1 沖裁工藝性分析21
• 2.2.2 彎曲工藝性分析21-22
• 2.2.3 一步逆成形分析與坯料逆算22-23
• 2.3 沖壓工藝方案擬定及排樣設計23-28
• 2.3.1 載體設計23-24
• 2.3.2 確定步距和條料寬度24-25
• 2.3.3 工序排樣設計25-28
• 2.4 模具結(jié)構(gòu)設計28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 基于Dynaform的某汽車行李箱支架成形數(shù)值模擬31-55
• 3.1 引言31
• 3.2 基于Dynaform的多工位級進沖壓有限元數(shù)值模擬技術(shù)31-33
• 3.2.1 工序間信息傳遞31-32
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分及自適應技術(shù)32-33
• 3.2.3 毛坯結(jié)構(gòu)及定位33
• 3.3 某汽車行李箱支架成形工序數(shù)值模擬33-49
• 3.4 汽車行李箱支架多工位級進沖壓試驗49-53
• 3.4.1 沖壓實驗條件49-50
• 3.4.2 沖壓實驗結(jié)果50-51
• 3.4.3 沖壓成形數(shù)值模擬結(jié)果與實際對比51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 基于Deform的某汽車行李箱支架沖裁數(shù)值模擬55-71
• 4.1 引言55
• 4.2 多工位級進模沖裁數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)55-59
• 4.2.1 局部網(wǎng)格重劃分及其實現(xiàn)55-56
• 4.2.2 板料一模具接觸摩擦條件56
• 4.2.3 斷裂問題的處理56-59
• 4.3 多工位級進模沖裁數(shù)值模擬59-67
• 4.3.1 多工位級進模沖裁有限元模型建立59-61
• 4.3.2 多工位級進模沖裁模擬結(jié)果61-67
• 4.4 多工位級進模壓力中心計算67-70
• 4.4.1 壓料成形過程模具壓力中心計算67-69
• 4.4.2 沖裁成形過程模具壓力中心計算69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 行李箱支架多工位級進模模具母體結(jié)構(gòu)分析71-79
• 5.1 引言71-72
• 5.2 模具結(jié)構(gòu)分析有限元建模關(guān)鍵技術(shù)72-73
• 5.2.1 模具結(jié)構(gòu)簡化72
• 5.2.2 模具結(jié)構(gòu)體離散單元選擇72
• 5.2.3 模具結(jié)構(gòu)分析載荷映射72-73
• 5.3 多工位級進模模具母體結(jié)構(gòu)分析模型73-77
• 5.4 多工位級進模模具結(jié)構(gòu)分析結(jié)果77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 行李箱支架多工位級進模模具母體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化79-89
• 6.0 引言79
• 6.1 模具母體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法79-81
• 6.1.1 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法79-80
• 6.1.2 級進模模具母體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)設計流程80-81
• 6.2 模具母體可設計區(qū)域81-82
• 6.3 優(yōu)化前模具結(jié)構(gòu)靜力分析82-83
• 6.4 模具母體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化建模及分析結(jié)果83-85
• 6.5 模具母體結(jié)構(gòu)重構(gòu)85-87
• 6.6 本章小結(jié)87-89
• 結(jié)論與展望89-91
• 參考文獻91-95
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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本文編號：590645