开题报告-汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化.doc

理工科类本科生毕业设计（论文）开题报告论文(设计)题目汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化作者所在系别机电工程学院作者所在专业车辆工程作者所在班级作 者 姓 名作 者 学 号指导教师姓名指导教师职称讲师完 成 时 间2017年3月北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告。开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2开题报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室论证审查后生效。开题报告不合格者需重做。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4开题报告中除最后一页外均由学生填写，填写各栏目时可根据内容另加附页。5阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。6参考文献的书写应遵循毕业设计（论文）撰写规范要求。7开题报告应与文献综述、一篇外文译文和外文原文复印件同时提交，文献综述的撰写格式按毕业设计（论文）撰写规范的要求，字数在2000字左右。毕业设计(论文)开题报告学生姓名马关益专 业车辆工程班 级B13141指导教师姓名许文娟职 称讲师工作单位北华航天工业学院课题来源学生自拟课题课题性质应用设计课题名称 汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化本设计的科学依据（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）1、 汽车保险杠铝成型组件工艺优化的科学意义和应用前景近年来，随着环境污染、能源枯竭等问题的日趋严重以及国家政策的支持和鼓励，汽车轻量化已越来越被人们所重视，且已逐渐成为当前和未来汽车技术发展的主要方向。铝合金具有密度低，强度高，塑性好等物理特性，在汽车轻量化和提升碰撞安全性能等方面有着出色的表现，越来越受到世界各大汽车厂商的青睐。但由于铝合金晶的体结构与普通钢材存在很大差异，导致铝合金板的成型性能比普通钢板较差，而汽车上的铝合金板材以覆盖件形式居多，形状较为复杂且尺寸轮廓大，导致汽车铝合金覆盖件在冲压成形过程中更容易出现起皱、破裂、变形不足以及回弹等缺陷。这些问题不但导致材料被大量浪费，还增大了零件质量控制以及模具设计的难度，严重制约了铝合金材料在汽车覆盖件上的应用。因此，通过优化工艺方案及工艺参数，探索出一种适合车用铝合金材料的冲压成形工艺来改善铝合金覆盖件的成品率和成形质量，成为铝合金材料在汽车行业广泛使用的关键。2、 汽车保险杠铝合金板材冲压成型组件回弹问题的国内外研究状况汽车保险杠铝成型组件属于板材冲压成型件，而对于板料冲压成形后容易出现的弹性恢复问题，自上世纪50年代以来，国内外大量学者对板料回弹问题进行了深入的理论分析、模拟和实验研究。1、国外研究状况R.Hill、F.Proska、F.J.Gardiner 等人经过多年研究，为板料成形及回弹分析奠定了理论基础。F.Fenoglietto 等人研究了变弹性模量对板料回弹的影响。A.M.Prior在比较板料成形模拟的静态隐式算法和动态显示算法的特点时指出，将二者结合起来求解回弹问题是一种更加有效的手段。随着汽车轻量化的不断发展，铝板和高强度钢板等轻量化材料在车身制造中的应用越来越广泛。随之带来严重的回弹问题也引起研究人员的极大重视，并对其进行了分析和研究。You Ming Huang通过数值模拟讨论了冲压工艺参数（如摩擦系数 、凹模圆角半径 rd、凸凹模间隙 C 等）对 U 形件成形后回弹的影响，模拟结果表明：减小 ，增大 rd和 C 会使回弹更加严重。M.Kawka 等用汽车复杂零件顶盖和轮毂作为研究对象，分别对其进行全工序成形及回弹模拟。回弹会影响零件的形状和尺寸精度，因此一些学者对回弹控制方法进行了相关研究。Oral等人讨论了柱形弯曲回弹的模具补偿算法，使零件形状得到有效控制。 Karafillis、Wu等人采用有限元模拟方法，针对不同形状零件的模具进行回弹迭代补偿，使最终成形后的零件正好符合其形状设计要求。S.G.Xu讨论了影响板料回弹的因素，并认为回弹对材料参数的波动变化非常敏感，针对高强度板的大回弹问题，提出了工艺参数优化控制和考虑板料变形历史的模面迭代补偿控制方法。2、 国内研究状况国内的板料成形回弹问题研究时间比较短，但也取得了一定成果。付宝连建立了金属成形过程的回弹最小势能原理和最小余能原理，最后将该原理用于悬臂梁和曲梁回弹变形计算。蔡中义教授等提出采用静力隐式算法对板材回弹进行数值分析。刁法玺，张凯锋基于连续介质力学及有限元变形理论，给出了 V 形弯曲回弹的动力显式算法，并开发了有限元分析程序 DEFORM-3D。杨光等针对板材成形后的切边回弹问题，发明了基于大变形弹塑性有限元理论的切边处理技术-AIA 方法。章婷，单以才等采用 FEM 技术，通过建立正交优化试验对 U 形件进行冲压回弹仿真研究，得出影响铝合金板料成形和回弹精度的数值模拟参数。在回弹控制方面，李延平，朱东波，卢秉恒对板料回弹进行了较为系统的研究，建立了能对 3D 复杂形状冲压件回弹误差进行有效补偿的闭环控制补偿系统。张立力，曹飞等针对于板材成形中的回弹补偿问题，通过采用通用机械软件 UG 和 CAE 软件 Pam-Stamp 所开发的回弹补偿的模具设计系统，提出了一个根据工件的几何形状和回弹误差来进行模具补偿的方法。3 目前发展水平以目前所在企业来说，汽车保险杠铝合金板材冲压成型组件成品率在85%左右，其中，以回弹、破裂的失败率居高。与国外同行业的其他企业相比较，任有较大的提升空间。设计内容和预期成果（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式） 一、有限元分析及工艺优化内容1、根据产品尺寸、技术要求等画出产品零件图（二维、三维），同理画出模具装配图（三维）等相关图纸；2、结合有限元分析工具（ANSYS Workbench),分析现有设计中存在的问题，找出导致产品合格率低的相关因素；3、以分析结果为依据，对现有工艺进行改进或者重新设计新的加工工艺，最终达到提高合格率的目的。二、预期成果 1、分析部分 1）目标： 根据产品设计要求，完整地画出产品零件2D、3D各1张，模具零件图若干，装配图1张，所画图纸徐能满足产品实际功能且能满足客户要求；并能应用于实际生产中。2）要求：系统地说明分析过程中问题的解决（确定导致产品合格率低的主要原因，并提出可行的改进方案），若有必要，进行相关计算。 3）分析过程完整有序，计算结果正确清晰（计算过程只需列出已知条件、计算公式，将有关数据代入公式，省略计算过程，直接写出计算结果），文字说明简明通顺。将分析结果整理后，提交公司相关技术人员，并请教此结果是否“合理”或“可行”。4） 任务完成验收时提供材料：分析说明书一份，总装配图1张、零件图若干。2、优化部分 工艺优化部分，要求以公司实际生产情况为基础，提出合理可行的优化建议，并要求提供以下资料，且装订成册： 1）造成目前问题的主要因素分析结果； 2）现有工艺存在的具体问题； 3）合理可行的改进建议或措施； 4）实施改进所需的器件、资金投入、技术支持等； 5) 优化后具体实践数据支持； 6) 优化前后具体结果对比； 拟采取设计方法和技术支持（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等） 1、 设计方法 查阅资料，了解相关问题的分析解决思路并运用caxa、CATIA画出产品的零件图和模具装配图。用ANSYS Workbench进行模拟分析，找出解决问题所需因素。2、 技术要求通过分析能对现有工艺进行可行有效的优化改进或者能设计新的加工工艺，达到提到产品合格率的目的。3、 可能遇到的问题若对ANSYS Workbench运用不熟悉可请教老师；若所画图纸有问题可请教公司技术人员；若所需进行实际实验或需要资金支持，可申请公司给予帮助。实现本项目已具备的条件（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）1、 相关参考书籍或文献自己已选定；2、 实习公司提供实验材料、实验场地、实验设备支持；3、 从事多年相关工作的技术人员将会提供帮助。各环节拟定阶段性工作进度(以周为单位)1-4周 完成开题报告5-6周 查阅资料，确