基于CADCAE的拼焊板桶形件沖壓成形工藝設計畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設計說明書（論文）第I頁共頁目錄1緒論.11.1選題背景.11.2拼焊板沖壓成形研究現(xiàn)狀.31.3主要研究目標及內(nèi)容.41.4論文的組織結(jié)構(gòu).52拼焊板沖壓成形工藝理論分析.62.1拼焊板成型理論.62.1.1拼焊板單向拉伸時的應力、應變關(guān)系.62.1.2拼焊板成形的變形特點.72.1.3拼焊板桶形件拉深工藝.82.2影響拼焊板沖壓成形的主要因素.92.2.1凸凹模圓角半徑.102.2.2壓邊圈.102.2.3壓邊力.102.2.4焊縫位置.112.2.5板厚比.112.3拼焊板圓桶形件沖壓成形的常見缺陷.112.3.1起皺與破裂.112.3.2焊縫的移動.123拼焊板桶形件有限元建模方法.143.1CAE仿真軟件的簡介及選取.143.2板料成形有限元數(shù)值模擬過程.153.2.1仿真步驟.153.2.2模具和毛坯的CAD建模.163.2.3前處理工作.193.2.4后處理工作.204基于數(shù)值模擬的拼焊板桶形件成型仿真及分析.234.1仿真建模.234.1.1凹模、凸模、壓邊圈以及板料的CAD建模.234.1.2CAD文件保存.244.1.3模型導入.244.1.4網(wǎng)格劃分.24本科畢業(yè)設計說明書（論文）第II頁共頁4.1.5焊接.254.1.6網(wǎng)格檢查/網(wǎng)格修補.254.1.7調(diào)整位置.254.1.8定義材料和板厚.264.1.9定義凸模運動和壓力.264.1.10計算.264.1.11后處理.264.2壓邊圈對拼焊板桶形件成形影響分析.274.3壓邊力大小對拼焊板桶形件成形影響分析.274.4凸模行程對拼焊板桶形件成形影響分析.304.5板厚比對拼焊板桶形件成形影響分析.314.6焊縫位置對拼焊板桶形件成形影響分析.334.7凹模圓角半徑對拼焊板桶形件成形影響分析.344.8方案分析及總結(jié).35結(jié)束語.38致謝.40參考文獻.41本科畢業(yè)設計說明書（論文）第1頁共42頁1緒論1.1選題背景自從國際鋼鐵協(xié)會提出超輕量鋼制車身的規(guī)劃以來，國外工業(yè)發(fā)達國家均加大了對車身輕量化技術(shù)的研發(fā)力度和推廣應用新技術(shù)的速度1。在實現(xiàn)車身輕量化的先進制造技術(shù)中，激光拼焊板的研發(fā)與應用，成為汽車界和沖壓界研究的熱點。中國的激光拼焊板技術(shù)應用起步較晚，直到2002年10月25日，我國第一條激光拼焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線才在武漢正式投入運行。目前，國內(nèi)激光拼焊板需求量迅速上升，國產(chǎn)高品質(zhì)車型，如：帕薩特、別克、奧迪、雅閣等都開始采用激光拼焊板?；谶@種情況，寶鋼集團在2004年11月和12月相繼在上海和長春成立了激光拼焊板生產(chǎn)公司。冷軋鋼板激光拼焊技術(shù)主要應用在汽車門內(nèi)板、底板、立柱等不等厚鋼板的拼焊中，通過將不同或相同厚度、強度、材質(zhì)的冷軋鋼板切成合適的尺寸用，成為汽車界和沖壓界研究的熱點。完善拼焊板的制造工藝、開發(fā)高效自動化拼焊鋼板生產(chǎn)線、研究拼焊板的沖壓成形性能與成形極限、針對汽車車身典型覆蓋件對采用拼焊板時的成形工藝進行研究等成為當今汽車界的熱門課題。拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂鍍層的鋼材用激光把邊部對焊，焊接成一塊整體板，以滿足零部件對材料性能的不同要求。經(jīng)過沖壓等工序后成為汽車的部件2。激光拼焊是汽車生產(chǎn)的先進技術(shù)，于1985年正式應用，已在歐、美、日各大汽車廠和形狀，然后用激光焊接成一個理想的整體（即拼焊板）。汽車企業(yè)用這種拼焊板沖壓成特定的零件。激光拼焊板是目前汽車車身設計中被廣泛應用的新技術(shù)，它可將經(jīng)不同表面處理、不同用激光焊的方法，自由組合使之成為一個毛坯件。轎車零部件采用激光拼焊板可以減少零件數(shù)量，減輕構(gòu)件重量，為生產(chǎn)寬體車提供可能。激光焊接幾乎可以不受限制地把厚度、牌號、等級、鍍層等不同的鋼板連結(jié)在一起，制成各種形狀的零件，大大提高了汽車設計的靈活性，不僅大大減少了模具數(shù)量，還增加了材料利用率，也使車身結(jié)構(gòu)大大簡化3。激光拼焊板已廣泛應用于汽車制造業(yè)，采用激光拼焊板工藝不僅能夠降低整車的制造成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率，而且可以減少外圍加強件數(shù)量，簡化裝配步驟，同時使車輛的碰撞能力、沖壓成型率和抗腐能力提高。此外，本科畢業(yè)設計說明書（論文）第2頁共42頁由于避免使用密封膠，也使其更具有環(huán)保性。激光焊技術(shù)的應用可使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率提高、制造成本降低，這項技術(shù)的應用對推動汽車工業(yè)的技術(shù)進步具有重要意義。具體表現(xiàn)在：（1）零件數(shù)量的減少，以及隨之而來的生產(chǎn)設備和制造工藝簡化，大大提高了生產(chǎn)效率，降低整車制造及裝配成本；（2）由于產(chǎn)品的不同，零件在成形前即通過激光焊接工藝焊接在一起，因而提高了產(chǎn)品的精度，大大降低了零部件的制造及裝配公差；通過部件的優(yōu)化減輕了重量；（3）激光拼焊是把基板的邊部對焊在一起，由于不再需要加強板，也沒有搭接接縫，大大提高了裝配件的抗腐蝕性能；通過消除搭接提高部件的耐腐蝕能力，大大減少了密封措施的使用；（4）通過對材料厚度以及質(zhì)量的嚴格篩選，在材料強度和抗沖擊性方面給零部件帶來本質(zhì)的飛躍，同時改良了結(jié)構(gòu)，在撞擊過程中，可以控制更多的能量得到吸收，從而改良車身部件的抗擊沖撞能力，提高車身的被動安全性；（5）實現(xiàn)對材料性能的最充分的利用，達到最合理的材料性能組合；（6）材料厚度的可變性以及其可靠的質(zhì)量，保證了在對某些重要位置的強化改進可以順利進行；（7）對產(chǎn)品的設計者而言增加了產(chǎn)品設計的靈活性。一個零件，如果某個部分需要提高強度，則這部分的厚度也要增加，在設計時只需在某個部分提高強度和厚度而不需要在整個零件都增加強度和厚度。目前，拼焊板在汽車發(fā)達國家已經(jīng)被成功應用于內(nèi)覆蓋