TRB轧制建模及其在汽车覆盖件上应用的关键技术

同济大学机械工程学院博士学位论文TRB轧制建模及其在汽车覆盖件上应用的关键技术姓名：杜继涛申请学位级别：博士专业：机械制造及自动化指导教师：齐从谦20081101TRB轧制建模及其在汽车覆盖件上应用的关键技术作者：杜继涛学位授予单位：同济大学机械工程学院相似文献(10条)1.学位论文武晋汽车轻量化高强度钢板成形性能研究2008当今汽车工业面临着来自于能源、环境和安全问题的巨大挑战。为了满足日趋严格的环保和节能要求，降低汽车燃油消耗、减少汽车有害物排放已成为业界的主攻方向，而减轻汽车自身重量又是汽车降低油耗和减少排放的有效措施之一。因此，汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。br　　本文对DC04、DC06、DP450、DP600、B180H1及MS6000这几种典型的汽车用高强度钢板的成形性能进行了研究，通过单向拉伸试验得到高强度钢板的力学性能参数(σs、σb、n、δgt、δ及屈强比等)，并通过杯突试验得到评价高强度钢板胀形性能的指标IE值。结果表明，先进高强度钢板与传统低碳钢相比具有更加优良的力学性能和较好的成形性能；使用经验模型对高强度钢板的成形极限进行了预测，所得结果具有较强的实用价值；对高强度钢板的强化机制进行分析，根据其强化机理可以更好的预测其成形性能并指导实际生产；并对高强度钢板的加工硬化能力、烘烤硬化性能以及抗凹陷能力进行了研究，依据高强度钢板的性能特点将其应用于汽车覆盖件上取得了很好的效果并达到了车身减重的目的。br　　通过对高强度钢板的金相组织进行观察，并对拉伸试样的断口形貌进行分析，进一步了解其强化机理和断裂机制。结果表明，高强度钢板优异的力学性能和成形性能归因于其特有的显微组织结构，另外通过显微组织形貌来评估高强度钢板成形性时应考虑其宏观变形情况，将二者结合起来共同分析其成形性能。br　　利用Dynaform软件对高强度钢板的杯突试验进行了成形过程的有限元数值模拟，模拟结果与试验结果基本吻合，并尝试将高强度双相钢板DP450应用于汽车门外板件，并对其冲压成形过程进行数值模拟，通过对工艺参数的调整，最终得到满意的结果。2.会议论文武晋.毕大森.张建.彭本栋B180H1钢板成形性能研究2007高强度烘烤强化(BH)钢是汽车覆盖件用的高强度钢板。本文通过试验对汽车用高强度钢板B180H1的力学性能、成形性能、烘烤硬化性能和抗凹陷性能进行了全面的研究，并与DC04钢板的各项性能进行了比较。使用NADDRG模型对B180H1钢的成形极限进行了预测。试验结果表明B180H1的力学性能优于DC04，成形性能不低于DC04，且B180H1的烘烤硬化性能及抗凹陷性能方面均优于DC04。B180H1钢板的实冲壳体也具有良好的成形性能。3.学位论文彭本栋汽车铝板、拼焊镀锌板成形性研究2008基于保护环境和节约能源方面的考虑，降低车身质量已成为汽车制造业的一个基本发展目标。目前汽车车身轻量化的最重要的方法就是采用新材料以及新的成形方法。由于铝合金板具有密度小，比强度高，耐锈蚀等优点，能满足汽车轻量化的特殊要求，已成为汽车轻量化技术中替代钢板的主要材料。同时在新的成形方法中，拼焊板技术可以优化工件结构，减少材料消耗，对于汽车轻量化起着重要作用，在汽车制造中得到了广泛应用。br　　本文对等厚拼焊镀锌板SGCC的单向拉伸性能进行了研究。针对焊缝处于拉伸试样的不同方位进行了试验，并与母材SGCC的拉伸性能进行了比较，分析了不同焊缝方位对拼焊板拉伸性能的影响。研究表明：当焊缝平行于拉伸方向时，材料在变形过程中容易失稳，同时与母材相比，其断后伸长率较低，板材的拉伸变形能力较差；当焊缝垂直于拉伸方向时，材料在变形过程中不容易失稳，且形状稳定不容易回弹。br　　通过对拼焊镀锌板SGCC拉伸试样断口的测试，分析了拼焊板拉伸试样的断裂机制。研究表明：当焊缝垂直于拉伸方向时，焊缝的断口形貌与母材基本一致，但是其韧窝呈现出不同于母材韧窝的方向性；当焊缝平行于拉伸方向时，焊缝的断口形貌为韧性断裂与解理断裂的混合断裂。br　　通过杯突试验对拼焊镀锌板SGCC的胀形性能进行了测试，并与母材进行了比较，研究了焊缝的移动规律及焊缝对杯突值的影响。试验表明：拼焊镀锌板SGCC的杯突值要低于母材的杯突值；拼焊镀锌板焊缝两侧的材料变形一致，焊缝没有发生偏移：焊缝基本上没有发生变形，仍保持直线型，焊缝的加强筋作用明显。br　　本文还对6061铝合金板的单向拉伸性能、成形性能进行了研究，研究表明：6061铝合金板材具有一定的成形性能，这种板材在单向拉伸过程中受到了双向非均匀应力，容易产生应力集中，但是在胀形过程中为双向应力均匀扩展，成形性能较好；6061铝合金板材在拉伸过程中的强化段会产生锯齿形屈服，导致试件表面上形成类似滑移带的形变花纹而损害产品的外观，所以采用该材料作汽车表面件时，必须避免产生锯齿形屈服；在铝合金板材塑性变形过程中随着变形量逐渐加大时，硬度相应地增加，这一现象可以用位错增殖机理来解释。br　　本文分析了铝合金板材冲压成形过程中有限元模拟的关键技术：利用Dynaform软件分析了铝合金覆盖件在成形过程中的厚度变化、应力和应变分布情况；通过铝合金冲压件的数值模拟结果和实物冲压结果进一步说明了铝合金汽车覆盖件数值模拟的有效性和可行性，也为铝合金板的冲压成形工艺设计提供了科学依据。4.期刊论文毕大森.武晋.张建.彭本栋.BIDa-sen.WUJin.ZHANGJian.PENGBen-dongB180H1钢板成形性能研究-材料开发与应用2009,24(1)高强度烘烤强化(BH)钢是汽车覆盖件用的高强度钢板.本文通过试验对汽车用高强度钢板B180H1的力学性能、成形性能、烘烤硬化性能和抗凹陷性能进行了全面的研究,并与DC04钢板的各项性能进行了比较.使用NADDRG模型对B180H1钢的成形极限进行了预测.试验结果表明,B180H1的力学性能优于DC04,成形性能不低于DC04,且B180H1的烘烤硬化性能及抗凹陷性能方面均优于DC04.B180H1钢板的实冲壳体也具有良好的成形性能.5.学位论文胡密拼焊板无模充液拉伸成形性研究2009拼焊板成形技术，特别是差厚拼焊板成形技术，是汽车轻量化的一个重要发展方向。在差厚拼焊板汽车覆盖件的拉深成形过程中使用传统拉深工艺，经常出现激光焊缝的移动和成形性能下降等问题，导致无法获得所需要的形状尺寸和性能的产品。如何解决这些工艺问题，是拼焊板成形技术应用与发展的关键。随着特种成形工艺的不断涌现，一种先进的板料成形技术即无模充液拉深(又称软凹模拉深)技术日益发展起来。无模充液拉深工艺中凹模的简化是该方法经济性的一个重要表现，与传统拉深工艺相比较，它具有工艺简单、制造成本低、产品尺寸精度高、表面质量好、一次变形量大等优点，适用于各种零部件的生产，尤其适用于在一道工序内成形变形量大的复杂形状零件。本论文就拼焊板盒形件成形中采用的无模充液拉深工艺进行理论分析，基于Dynaform软件，对差厚拼焊板无模充液拉深过程进行数值仿真。研究的主要内容有：1．比较拼焊板盒形件在无模充液拉深工艺和传统拉深工艺过程中的成形性；2．材料参数，凸模圆角半径等对成形性的影响；3．预胀形压力和液体工作压边力大小对成形性的影响；如何确定这些参数，是本文研究的关键所在。研究这些工艺参数对实际生产有着现实的指导意义。研究发现：1．采用无模充液拉深技术拉深拼焊板盒形件时，不同区域的焊缝有不同的移动趋势，它们都有一个分界点，且该点都是在侧壁。2．预胀形时间和液体工作压力大小与底部焊缝移动成正比，但随着液体工作压力的增加，板料厚度减薄量增加。3．数值模拟实验表明，与传统拉深相比，合理的工艺参数可以提高拼焊板盒形件的成形质量，特别是降低了底部焊缝移动量和厚度减薄量。4．加载在板料周边上的径向压力降低了其在成形过程中的减薄量，提高了板料的成形性。5．合理的控制无模充液拉深液压加载路径可以有效地提高盒形件的成形质量，在液体压力所带来的摩擦保持效应下一次拉深的最大相对高度Hmax/r可达到4.25。本文的研究对拼焊板成形技术的实际生产具有重大的指导意义，对拼焊板成形工艺的研究也提出了一个新方向，并对后续的实验设计和更全面的拼焊板无模充液拉深过程的分析奠定了基础。6.学位论文王玉超汽车覆盖件铝代钢成形仿真的研究2007汽车轻量化是当前世界汽车材料技术发展的主导方向。在发达国家的汽车技术发展规划中，均将轻量化材料及其支撑技术的开发作为其中的一个重要内容，并进行了长期持续的努力。轿车车身质量约占整车的50％，所以车身覆盖件的轻量化问题尤为重要。而铝合金是最有前途的车身覆盖件轻量化材料。因此，研究铝合金板材用于车身覆盖件的设计和工艺具有重要的意义。利用板料成形CAE技术及正交试验的方法，先以汽车翼子板为研究对象建立仿真模型，综合考察及评价了冲压工艺参数压边力、摩擦系数、模具间隙和冲压速度等对车身覆盖件冲压质量的影响。利用CATIA软件中的逆向工程模块，成功建立了发动机罩内外板的数字模型，在此过程中，对数据的测量和曲面的逆向等关键技术进行了研究。再以发动机罩内外板为研究对象建立仿真模型，利用翼子板仿真得出的结论，采用正交试验的方法优化了钢制发动机罩内外板的冲压工艺参数。对发动机罩由铝合金代替钢板的可行性和关键技术进行了研究，并基于钢制发动机罩内外板的优化工艺参数，通过CAE仿真得出铝制发动机罩内外板的优化工艺参数。研究的成果和结论主要有：1．在总结国内外已有资料的基础上，系统综述了车身轻量化技术、覆盖件设计和材料的选择、冲压成形工艺等技术发展的现状和趋势，分析了接触和摩擦、回弹和起皱、毛坯形状设计及工艺参数如压边力、摩擦系数、拉延筋等对材料成形的影响，明确了铝合金用于车身覆盖件制造的可行性。2．提出了利用辅助平面求出散乱点的对应参数(u,i，w,i)的方法，生成满足最小二乘意义的拟合NURBS曲面，进而提出了发动机罩内外板逆向建模的流程和A级曲面构造方案。通过ATOS扫描测量和点云预处理，建立了发动机罩外板A级曲面和内板曲面的数字模型。3．将正交试验设计理论应用于车身覆盖件冲压工艺参数优化，从概率上保证了冲压工艺参数优化的准确和高效，并实例验证了其可靠性。4．探讨了车身覆盖件仿真过程中的工艺补充面、拉延筋、压料面、凸凹模的设计、冲压方向的优化、毛坯尺寸的设计、CAE网格的修补方法；总结了DYNAFORM运行的常见错误及处理措施，并给出了有限元网格破洞修补的方法。5．仿真分析了现有工艺材料下发动机罩内外板的成形，通过实际验证，证明了理论分析和模型的可靠性。6．对铝合金代替钢板后的发动机罩内外板进行了理论分析和成形仿真，给出了材料和工艺参数对成形的影响，并表明了铝合金板代替钢板具有可行性。7.期刊论文武晋.毕大森.张建.彭本栋.WUJin.BIDa-sen.ZHANGJian.PENGBen-dongB180H1钢板成形性能研究-锻压技术2007,32(6)高强度烘烤强化(BH)钢是汽车覆盖件用的高强度钢板.本文通过试验对汽车用高强度钢板B180H1的力学性能、成形性能、烘烤硬化性能和抗凹陷性能进行了全面的研究,并与DC04钢板的各项性能进行了比较.使用NADDRG模型对B180H1钢的成形极限进行了预测.试验结果表明,与DC04钢相比,B180H1钢的屈服强度提高了40.8%,抗拉强度提高了18.4%,延伸率下降了15.6%,且B180H1的塑性应变比和应变硬化指数也高于DC04钢.这说明B180H1的力学性能优于DC04,成形性能不低于DC04,且B180H1的烘烤硬化性能及抗凹陷性能方面均优于DC04.8.学位论文刘金鑫高强度钢板成形特性及应变路径影响规律分析2007为了减轻车重和提高安全性，近年来，汽车用钢板向高强度化方向发展。高强度钢板对减轻汽车重量起着极其重要的作用，当钢板厚度分别减少0.05mm、0.10mm、0.15mm时，车身减重分别为6％、12％、18％，因而可见高强度钢板的使用是