开题报告-车门外板冲压模具三维造型与工艺参数优化设计.doc

武汉轻工大学毕业论文开题报告 2015 届毕业论文题目：车门外板冲压模具三维造型与工艺参数优化设计 院（系） 机械工程学院 专业名称 材料成型及控制工程 学生姓名 学生学号 指导教师 武汉轻工大学毕业论文学生开题报告课题名称车门外板冲压模具三维造型与参数优化设计 课题类型 论 文课题来源纵向导师学生姓名学号110309387专业材料成型及控制工程一、 课题的来源，背景及研究意义与一般的板料冲压零件相比较，汽车覆盖件具有材料薄，形状多为复杂的空间曲面，结构尺寸大，表面质量要求高等特点。同时必须保证车身美观，且具有减小阻力的流线型及便于制造、维修等特点。所以覆盖件是将冲压基本理论与覆盖件的自身特点相结合，作为一类特殊的冲压件来研究的。随着新产品推出的速度越来越快，CAE在汽车行业的应用越来越多，水平也在逐步提高。特别适合于复杂的深拉延和拉深成形模的设计，冲压工艺和模面设计的验证，成形参数的优化，材料与润滑剂消耗的最小化，新板料(如拼焊板、复合板)的评估和优化。以前的汽车覆盖件模具开发的效率、质量以及高成本已经不能满足现在市场的要求。为此，有了AUTOFORM的问世。利用AUTOFORM这款软件我们就可以解决上述问题，它能够模拟真实环境中的工作状况并对其进行分析和判断，以尽早发现设计缺陷和潜在的失败可能，提前进行改善和修正，从而减少后期修改而付出的昂贵代价，减小设计的周期。二、 国内外汽车覆盖件模具及CAE的研究现状与发展趋势 （一）在国外，板料成形有限元技术已经是很多汽车生产厂家和模具生产公司的必须工序。日本丰田(TOYOTA)公司应用非常成熟，已经建立一个整车车身各种典型零件的分析结果库。日本荻原(Ogihara)公司经过努力已达到使用水平，储存了多种车型产品大量的板料成形结果。目前，荻原公司对加工的30-50%的冲压件进行板料成形模拟分析一解析一评价一修正一再分析一解析一确认的应用工作。 （二）在国内，该项技术开展的时间比较短，一些大学如华中理工大学、上海交大、吉林大学等高校在80年代开始这方面的研究，或自主开发，或与企业联合，开展了一些工作。吉林大学的刘志国对模面设计的相关功能进行了分析,对部分关键技术进行了深入研究,并结合ACIS开发平台完成了部分关键算法。1吉林大学的龚科家研究了了CAE驱动的汽车覆盖件模面设计系统的组成框架、分析了系统的主要模块和工作流程,并且利用有限元网格的相关处理技术和工艺型面参数化设计的方法,对其中的一些关键技术进行了深入的研究。2吉林大学的刘瑞军有针对性的开发了不同CAD文件格式(IGES/SAT)转换的数据接口,开发了基于数据接口的反悔功能模块。设计了自动翻边隐藏、补孔、确定冲压方向和边界光顺等算法,测试表明算法准确、高效且鲁棒性好。3太原理工大学的汪璞指出了拉延筋在覆盖件成形中与起皱的关系,并指导模具拉延筋的设置,研究不同拉延筋布置方式下的成形规律。4大连理工大学的鲍镜如在运用NURBS方法进行模具型面构造,借助其与网格设计相比更加“柔性”的设计优势,对模具型面设计中的基于ACIS几何造型引擎,实现覆盖件模具型面设计环节中的零件边界提取、翻边隐藏、冲压方向确定等功能方面做了研究。5吉林大学的胡平教授对金属板料冲压成形模拟作了深入研究，开发了具有自主版权的KMAS板料成形模拟分析软件。6一汽集团公司成立了由工艺所、电算处、模具中心、车身厂联合组成的板材成形数值模拟攻关小组，经过近3年的努力，取得了可观的成果。如他们对CA488-4油底壳进行拉延成形模拟，预测可能出现问题及其原因，并提出解决问题的方案，为冲压工艺、模具设计、制造和调试提供了理论上的依据，经过改进后，最终一次拉延成功。7-10 上海大众公司与上海交大产研结合，完成了侧围外板、行李箱后盖等零件的模拟，在改进工艺、零件选材方面提出了有效的建议，模拟结果与实际试验结果吻合度达80以上。总的说来，由于国内起步较晚，还没有开发出可以实际应用的软件。另外， 由于模具生产技术水平低，应用环境恶劣(如材料参数、摩擦参数不稳定)，在软件应用上，存在一定的困难，因而，积累的经验和数据也不多，要达到成熟使用的程度，还有一段很长的路。11-13三、 模具三维造型与参数优化设计思路主要内容：1.完成实习和不少于4000字的外文翻译；2.查阅相关文献资料20篇以上，正确理解课题任务，完成2500字左右的开题报告；3.针对汽车车门的内曲翻边部分进行分析研究，建立三维实体模型、划分网格、估算原始坯料的形状及尺寸。14-174.分析FLD，厚度云图，排样报告等，完成三维造型、仿真分析及坯料设计工作。185.预测成型过程中板料的裂纹、起皱、减薄及破裂，评估板料的成型性能，从而为车门外板的成型仿真出最真实结果的目的。19-226.撰写不少于2万字的本科学士学位论文，格式符合要求。设计思路：1.分析汽车覆盖件几何特点和冲压成形过程，确定车门尺寸，并用Proe绘制实体模型，完成三维造型工作。；2. 板料成形的有限元分析，将Proe中建立的汽车车门外板导入Autoform中，进行划分网格处理，并估算原始坯料的形状及尺寸，完成坯料设计工作。233.设定压边力和翻边力以及板料厚度等参数，分析FLD,厚度云图，排样报告等，预测成型过程中板料的裂纹、起皱、减薄、破裂等现象，评估板料的成型性能，完成仿真分析工作。4.方案对比：改变压边力、拉深深度、侧壁斜度、凹凸模圆角、板料厚度等工件的各种参数，并将其结果进行对比，从而分析出成型规律。24-25 方案一：厚度为1mm板料压型成型模拟 方案二：厚度为1mm板料拉深成型模拟 方案三：厚度为0.8mm板料拉深成型模拟比较方案一和方案二，在板料厚度相同的情况下，对压型成型及拉深成型过程中进行塑性变形分析、起皱分析、厚度分析、最大曲率分析及应采取的措施。比较方案二和方案三，不同厚度的板料在拉深成型过程中进行塑性变形分析、起皱分析、厚度分析、最大曲率分析及应采取的措施。5.根据Autoform分析结果，进行车门外板覆盖件坯料及模具的最终选择与设计；6. 总体结论。4、 设计时间安排2015.03.232015.04.03 完成文献综述、外文文献的翻译以及开题报告。 2015.04.062015.04.17 学习Proe软件及Autoform分析软件。2015.04.202015.04.30 用Proe软件完成三维实体造型。2015.05.042015.05.15 运用Autoform软件完成成型过程的仿真分析。2015.05.172015.05.29 运用Autoform分析软件对成型过程制定的方案进行方案比较，提交论文初稿。2015.06.012015.06.07 检查论文等材料，根据修改意见，完善相关材料，提交毕业论文全部材料终稿。5、 参考文献 1刘志国;车身覆盖件冲压模型面参数化设计关键技术研究D;吉林大学;2011年 2龚科家;CAE驱动的汽车覆盖件模面设计系统若干关键技术研究D;吉林大学;2006年 3刘瑞军;覆盖件冲压模具型面参数化仿真设计方法与关键技术研究D;吉林大 学;2010 年 4汪璞;基于Dynaform的覆盖件拉深工艺设计及拉延筋优化D;太原理工大学;2012年 5鲍镜如;汽车覆盖件模面柔性参数化设计关键技术研究D;大连理工大学;2012年 6胡平;马宁;郭威;申国哲;武文华;超高强度汽车结构件热冲压技术研究进展A；2010年 7 徐慧娟，王萍，李琳。汽车覆盖件拉伸模的设计现状及未来展望J.电加工与模具，2004（5）：3435. 8 钟志华，李光耀。薄板冲压成型过程的计算机仿真与应用M.北京：北京理工大学出版社，1998. 9 李建华，胡道钟，李志刚等。汽车覆盖件板成形数值模拟和工程应用关键技术研究J.汽车科技，2002，（1）：3636. 10 谢晖，成艾国，杨旭静，钟志华.CAE技术在汽车翼子板拉延模具设计中的应用J.汽车工程，2003，25(6):630633. 11 赵侠，傅建，余玲等.数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用J.锻压技术，2006,31(1):1518. 12 杨曼云，孙希平.汽车覆盖件成形数值模拟过程及影响因素研究J.模具技术，2006,(1):37. 13 刘林强，田福祥.数值模拟覆盖件的相关技术J.汽车工艺与材料，2004，(8):58. 14 夏晓峰，苏传义.汽车内饰加强板冲压工艺的制定及有限元模拟分析J.锻压技术，2006(6):3639. 15 徐金波，董湘怀.基于有限元分析的汽车覆盖件模具设计及优化J.锻压技术，2004(1):6367. 16 陈文亮.板料成形CAE分析教程M.北京：机械工业出版社，2005. 17 李飞舟.基于Autoform的汽车覆盖件成形有限元分析J.热加工工艺,2010,39(15):111113. 18 林忠钦等.车身覆盖件冲压成形仿真M.北京：机械工业出版社，2005. 19隋阿君等板料成形过程数值模拟中的接触分析J沈阳工业大学学报， 2002，22(1)：13 20徐丙坤等板料冲压成形数值模拟中的几个关键问题J塑性工程学报，2001，8(2)：3334 21张文忠有限元模拟技术在钣金件成形中的应用前景分析J航天工艺， 2000，(2)：44 22上海交大汽车工程研究所汽车板料冲压塑性成形动态仿真科研报告R上海：1999 23朱丽萍等薄板成形技术研究现状及发展趋势J航空制造工程，1998，(5)： 45_46 24周贤宾等冲压技术的发展与数值模拟RChinaPAM2002 Proceeding