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G系列叉车发动机罩冲压成形的质量控制与生产流程优化

作　者: 朱梅云
导　师: 傅建
学　校: 西华大学
专　业: 材料加工工程
关键词: G系列叉车发动机罩数值模拟质量控制流程优化
分类号: TG386
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 2次
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内容摘要

叉车发动机罩具有复杂的不规则的外形轮廓,其成形过程常常受到毛坯形状、冲压速度、压边力大小、拉深筋参数、摩擦润滑条件,以及凸凹模间隙等诸多因素影响,引发严重减薄、起皱、扭曲、破裂和未充分拉深等质量问题。如果单凭经验采用反复试模寻求最佳成形参数与模具结构,不仅技术上得不到保障,成本上也无任何优势可言,还会阻碍新车型尽快推向市场。板料成形CAE软件不但可以预测发动机罩冲压过程中原先只有通过试模才能暴露的成形缺陷,而且还可借助数值实验结果,优化冲压工艺参数与模具设计方案,缩短研发周期,提高产品质量,保障整车装配质量,降低生产成本。本文以板料成形理论和Dynaform软件为基础,对安徽合力股份有限公司G系列叉车发动机机罩的拉深过程与回弹过程进行了研究,并采用正交实验法对发动机机罩的拉深工艺参数进行了优化。本文重点研究了压边力、冲压速度、拉深筋高度、摩擦系数和凸凹模间隙对发动机机罩零件拉深成形后的局部最小厚度、起皱、破裂和未充分拉深的影响规律,并在数值模拟的基础上,较全面地分析了起皱、破裂和未充分拉深产生的原因,提出了相应的拉深质量解决方案。最后结合现场实际对工艺流程改进前后的机罩生产进行了对比,包括生产效率、劳动强度、工作环境、废品率和经济性。研究结果表明:(1)数值模拟技术不但可以预测机罩零件拉深过程中原先只有通过试模才能暴露的成形缺陷,而且还可以借助数值模拟结果优化成形工艺参数及其模面设计方案。(2)采用正交试验和数值模拟相结合的方法,可以较快地确定与机罩零件拉深成形相关的工艺参数,为缩短现场工艺调试和模具调试时间提供可靠的技术支持。(3)本文确定了G系列发动机罩的最优拉深方案:压边力4430KN,拉深筋高度6mm,冲压速度为1000mm/s,凸凹模间隙1.575mm。(4)综合分析模拟实验与物理实验所获得的数据差异,并充分考虑各工艺参数之间的交互作用,正确处理和利用数值模拟与正交实验数据,才能有效地将数值实验结果应用于生产实际。(5)机罩制件属于空间形状较复杂、拉深深度较大的盒形件,且板料厚度较大,塑性变形充分,内部应力应变分布合理,所以该拉深件切边前后的回弹变形量没有超出技术要求范围。(6)机罩生产的主工序采用冲压方法不但能够保证产品质量,而且还能提高生产效率,降低劳动强度与生产成本,以及改善工作环境。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-29
  1.1 板料冲压成形及其应用  14-15
  1.2 冲压成形技术现状及发展趋势  15-18
    1.2.1 技术现状  15-16
    1.2.2 发展趋势  16-18
  1.3 板料冲压成形数值模拟的关键技术研究与发展趋势  18-26
    1.3.1 冲压成形中材料问题的研究  20-21
    1.3.2 成形极限图  21-22
    1.3.3 覆盖件成形模拟中的几何模型  22-23
    1.3.4 边界界面的摩擦和接触约束问题  23
    1.3.5 模具系统和工艺参数对覆盖件冲压成形的影响  23-24
    1.3.6 回弹分析  24-25
    1.3.7 板料数值模拟技术的发展趋势  25-26
  1.4 课题研究的目的意义和与主要内容  26-28
    1.4.1 课题来源  26-27
    1.4.2 研究的目的意义  27-28
    1.4.3 课题研究的主要内容  28
  1.5 本章小结  28-29
2 板料冲压成形数值模拟基础  29-37
  2.1 弹塑性有限元法  29-32
    2.1.1 弹塑性有限元法简介  29
    2.1.2 弹塑性有限元方程  29-32
  2.2 动力显示算法  32-35
    2.2.1 动力显式算法的数学描述  32-34
    2.2.2 显示算法的稳定条件  34-35
  2.3 板料冲压成形数值模拟的一般流程  35-36
  2.4 本章小结  36-37
3 覆盖件成形过程中的常见质量问题及其控制  37-49
  3.1 覆盖件在冲压成形过程中的物理现象  37-39
    3.1.1 接触碰撞现象  37
    3.1.2 摩擦磨损现象  37-38
    3.1.3 大位移大转动和大变形现象  38
    3.1.4 弹塑性变形现象  38-39
  3.2 覆盖件常见质量问题及其产生机理  39-45
    3.2.1 破裂  39-41
    3.2.2 起皱  41-43
    3.2.3 回弹  43-45
  3.3 影响覆盖件成形质量的几个主要因素  45-48
  3.4 本章小结  48-49
4 叉车发动机罩拉深成形的数值模拟实验及结果分析  49-72
  4.1 实验平台  49-50
    4.1.1 Dynaform 软件简介  49-50
    4.1.2 应用Dynaform 模拟板料成形的一般步骤  50
  4.2 实验准备  50-56
    4.2.1 有限元模型  50-52
    4.2.2 边界条件  52
    4.2.3 材料参数  52
    4.2.4 材料模型  52-53
    4.2.5 壳单元的选用  53-54
    4.2.6 等效拉深筋  54-55
    4.2.7 分析参数设置  55-56
  4.3 正交实验方案设计  56-58
  4.4 数值模拟结果及分析  58-64
  4.5 第二次正交实验及结果分析  64-69
  4.6 实验结果验证  69-70
  4.7 本章小结  70-72
5. 机罩拉深件的回弹分析  72-79
  5.1 切边前的回弹结果分析  72-75
    5.1.1 回弹实验过程  72-73
    5.1.2 回弹模拟结果分析  73-75
  5.2 切边后的回弹结果分析  75-78
  5.4 本章小结  78-79
6. 工艺流程对比  79-82
结论与展望  82-84
  结论  82
  展望  82-84
参考文献  84-86
攻读硕士期间发表的学术论文  86-87
致谢  87-88

G系列叉车发动机罩冲压成形的质量控制与生产流程优化

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