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摘要
如今汽车工业迅猛发展,为保证我国汽车工业国际地位能够不断提升,在更新换代竞争激烈市场环境下,适时快速推出新产品成为不二之选。由于汽车的发展正面向更安全、更节能、更环保推进,再加之居高不下燃油价格,加速了汽车轻量化的进程,使得高强钢在汽车行业的需求更加强烈。尤其是成形性能优越的DP钢板,赢得了越来越多汽车企业的青睐。
但是我国汽车行业自主知识产权核也技术缺乏,对高强钢的成形过程掌握不够全面,对高强钢模具开发缺乏经验,所(^只能尝试将高强钢应用于部分零件。
因此汽车生产厂家制定合理有效的工艺设计方案,开发设计合理的高强钢模具,I掌握控制成形质量的控制措施,已然成为需要急切解决的问题。本课题依托小鸭精工机械的技术平台,进行DP780产品顶盖左/右侧边梁加强板成形工艺分析和模具开发。为高强钢模具开发及工艺方案确定提供参考。
论文W小鸭精工机械的CS10项目的DP780产品为研巧对象,首先针对双相高强钢DP780进材料性能测试,全面了解材料特性。然后针对顶盖左/右侧边梁加强板的结构特点和配合公差要求,分析零件的冲压特性,确定初步工艺方案;依据产品数模利用有限元软件AutoForm进行冲压方向、工艺补充面、压料面、拉延筋、巧料形状、修边线、回弹补偿等要点的分析设计,并对初步方案进行调整优化,确定最终工艺方案,并完成H维DL图设计;完成各工序模具的H维结构设计,并W顶盖左侧边梁加强板的修边冲孔工序为例对修切模具的为学分析、修边间隙、修进镶块、冲孔凸凹模从及废料处理等要点进行分析设计及通用结构的设计。完成BOM表和二维图纸的设计,现场跟踪模具的装配和调试过程,针对于调试中常见的问题给出解决方法;将ARGUS H维光学应变测量方法引入到模具调试中,对于实际生产的制件进行应变测量分析,全面掌握制件的应变信息用于指导模具修整,并对有限元模拟结果进行校准。最终完成顶盖左/右侧边梁加强板产品的检验和验收,目前模具己交付客户,产品己成功投产。
关键词：汽车覆盖件;双相高强钢,数值模拟;冲压工艺;应变测量
ABSTRACT
The automobile industry develops rapidly nowdays is important for China to develop new products th ensure that China can continue th enhance the international status of the automobile industry in the competitive market environment. Since the development of the car becoms safer, more environmental and higher cost of fuel, high strength steel is moire intense in the needs of the automotive industry, accelerating the car lightweight process. Especially DP steel sheet of superior forming performance gains more and more auto companies attention.
However, the core technology of automotive was lacked in China. High strength steel molding process and mold development were technical thfficulties i。many companies. The high strength steel was only applied to some simple parts. So what the most important th car manufacturers was th develop the reasonable and efficient process design,th develop and design high strength steel molds and th control forming quality nieasures. This paper completed left and right sides sill reinforcement boards of DP780 products panel forming process and mold development, based on Shandong Xiaoya Precise Machinery Co., Ltd. This thesis provided a reference for the development of high strength steel molds and technology programs.
In this papst,high strength steel DP780 was made advanced materialsperformance 1:ests to attain the material properties. Parts stamping characteristic was analyzed and the initial process plan was gotten,based on the structural characteristics and tolerance thquirements of the left and right sides sill reinforcement boards of DP78G products panel. Then this papst analyzed and designed stamping direction, addendum plane, binder, drawbead, blank shapes, trimming line and springback compensation depending on AutoForm. The initial procest scheme was adjusted and optimized and the final process plan was determined. Finally,the three-dimensional DL drawings were completed. After the completion of each steps of the mold design, this paper finished the mechanical analysis,trimming gap calculation,trimmmg insert design, punch and die design and waste disposal design depending on the trimming punching process. BOM tables and two-dimensional drawings were accomplished.
Solutions to debugging problems were given in mold assembly and debuggingprocess. In this design process, a variety of advanced methods were used, ARGUS that was the three-dimensional optical strain measurement used for strain analysis and calibration to finite element simulation. The current mold had been delivered th the customers and the product had been succcessfully put into production.
Keywords：Automotive panels; High strength steel; Numerical simulation; Stamping; Strain measurement
如今汽车作为代步工具,己然成为我们工作、生活中重要的一部分。根据汽车行业相关部口统计可1^看到,中国2013年的汽车产销量平稳增长,当年12月产销量再创新高。2014年,我国汽车的产量达到2372万辆,销量达到2349万辆,虽然增速有所下降,低于当年年初预计,但是仍然刷新记录,并且连续六年排名首位。
汽车使人们的工作、生活更为便捷,但是同时也给环境造成了巨大的压力。
雾霸天气的频繁出现使得我们不得不反思,并关注当今社会环境污染及能源短缺等问题。汽车制造姐向环保、安全、节能方向发展,显得尤为重要。现阶段有很多方法可减小汽车损耗,比如研制新型发动机、选择新能源汽车等,但是实验结果显示汽车油耗和汽车的重量基本成线性关系。当汽车自身重量减小10%时,在相同工况下,能够使汽车耗油量减少8%,排放量减少4%。显然降低汽车自身重量成为简单有效的降低油耗的重要方法W。为了可较少汽车油耗和排放,需要降低车体自身重量,追求轻量化;而近坚年来,对于汽车功能提升,安全性及舒适性要求提高,为满足更加安全、更加舒适这一要求又会导致汽车重量増加。在汽车使用的结构材料中,60% 上为钢铁材料;在车身使用的结构材料中,85%1^上为钢铁材料,因此为了保证汽车轻量化同时又提高汽车的安全性能,高强度钢和先进高强度钢作为车身结构材料被广泛应用W。
汽车更新换代竞争激烈,适时推出新产品,缩短新产品的开发周期,才能保证产品跟上市场的节奏。当前汽车生产与制造水平发展迅猛,在其带动下,覆盖件的模具开发也迎来新的发展契机。汽车覆盖件的模具设计和生产周期在汽车研发中占据重要位置,占整个周期的2/3,因此其技术水平决定整车制造的水平P1。
汽车模具的合理设计在实际生产中成为控制产品精度、减小制造成本化及缩短生产周期的关键技术。
汽车外形结构多样,因此汽车覆盖件的H维空间结构也是多种多样,在制造过程中成形复杂,规律不易被掌握,出现的质量问题也比较多,生产巧程中有许多工艺参数和模具参数还不能进行定量化设计,理论知识缺乏系统性[4]。并且我国汽车车身模具设计与加王水平与世界一流技术还存在一定差距,所^^^必须采取相应的发展措施。我国模具企业还亟需面向产品专业化、制造数字化、设备精良化、经营团队化、管理人性化发展。汽车覆盖件的成形过程特别易出现破裂、起皱和回弹等问题W。冲压成形过程涉及到成形金属的塑性流动、塑性强化等问题,所W单纯凭借经验对冲压成形过程进行预测,显然是不可靠的。在实际生产中为使零件精度达标,往往需要对模具进行多次调试,这种做法费时费力,不利于企业的长足发展。计算机CAE分析的出现打破了该层障碍,从此冲压成形过程能够精准预测,模具结构能够得到全面评估,能够第一时间发现问题,大大缩短调试周期,降低制造成本。
本文小鸭精工机械CS10项目为研巧对象,一方面对于汽车轻量化W及高强钢在汽车覆盖件的应用进行论述,另一方面利用计算机数值模拟优化工芝方案,通过跟踪顶盖左右侧边梁加强板的设计及制造全过程,针对高强钢覆盖件成形性差、回弹量大等问题提出优化措施,最终完成模具结构的设计、加工、调试1^^及验收。利用ARGUS对生产出的顶盖左右侧边梁加强板样件成形进行验证,更好地掌握高强钢的成形规律。本课题研究对于髙强钢汽车覆盖件的实际生产制造具有重要的指导意义。本文主要内容如下:
第一章绪论主要介绍论文选题的背景,论述高强钢在汽车行业的使用现状及发展趋势,我国高强钢使用存在的技术缺陷,并对课题来源、论文主要内容作出概述。
第二章CS10顶目介绍主要介绍了 CS10项目的开发背景及主要内容,完成顶盖侧边梁加强板材料DP780的材料性能测试,了解其材料特性,掌握其变形及流动特点。
第三章工艺分析对常见的H大板料成形模拟软件进行对比选择,针对顶盖侧边梁加强板进巧工艺分析确定初步工艺方案,完成冲压方向确定、压料面设计、工艺面补充、拉延筋设计、巧料形状确定等设计工作,通过成形仿真对初步工艺方案不断优化,最终确定最合适的工艺方案。进行修边线优化和回弹补偿,完成H维DL图设计。
第四章模具设计介绍了 CS10项目的模具设计规范,并^^顶盖侧边梁加强板修边冲孔工序为例详细介绍修边冲孔类模具H维实体造型工艺要点。分别对力学分析、修边间隙、修边镶块及冲孔凸凹模等要素进行分析设计,对各类模具实用性通用结构进行设计,并完成模具校对审核工作。
第五章模具调整及验收结合CS10项目顶盖侧边梁加强板完成BOM表及二维图纸的设计,并对其装配调试过程要点进行分析,对常见缺略提出调试解决办法。利用ARGUS H维光学应变测量系统对顶盖侧边梁加强板成形情况及应变进行测量分析,用于指导实际生产。最终完成模具的检验和验收。
第六章总结与展望对全文进斤总结分析,汲取经验总结不足。
高强钢汽车覆盖件成形模具设计：
导向结构类型
刃口镶块结合面
镶块底面做成台阶状
顶盖侧边梁加强板的修边镶块
下模镶块符型面情况
汽车工程
上模镶块的平衡
下模镶块的平衡
目录
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 高强钢在汽车行业使用现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.2.3 高强钢在汽车行业的发展前景
1.3 课题CS10来源及研巧内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究的主要内容
第2章 CS10项目介绍与DP780板材成形性能分析
2.1 CS10项目背景
2.2 DP780板材成形性能
2.2.1 双相高强钢DP780的显微组织
2.2.2 材料性能测试
2.3 本章小结
第3章 工艺分析
3.1 数值模拟软件
3.1.1 板料成形数值模拟软件仿真测试
3.1.2 Autoform开发流程
3.2 顶盖侧边梁加强板工艺性分析
3.2.1 工艺社分析
3.2.2 工艺方案分析
3.3 模面设计与仿真建模
3.3.1 顶盖边梁加强板的零件准备
3.3.2 冲压方向的确定
3.3.3 压料面W及工艺补充面的设汁
3.3.4 拉延筋设计
3.4 顶盖边梁加强板成形仿真
3.4.1 基于Autoform的分析过程
3.4.2 拉深工序结果的分析化化
3.4.3 回弹分析
3.4.4 修边线的优化
3.4.5 三维DL图的确定
3.5 本章小结
第4章 模具设计
4.1 CS10项目模具H维设计规范
4.1.1 模具设计命名规则
4.1.2 模具设计图层的划分
4.1.3 三维模具表面着色要求
4.1.4 模具导向装置的选用
4.1.5 模具材料选用及热处理要求
4.2 模具兰维实体造型
4.2.1 力学分析及间隙值确定
4.2.2 修边镶块的设计
4.2.3 冲孔凸模凹模设计
4.2.4 冲压废料处理设计
4.3 模具实用性结构设计
4.3.1 模具标识
4.3.2 防反设计
4.3.3 铸件结构设计
4.3.4 压板槽的设计
4.4 模具校对
4.5 本章小结
第5章 模具调整及验收
5.1 模具制造指导文件
5.1.1 B0M清单的编制
5.1.2 二维图纸
5.2 模具装配与调试
5.2.1 装配准备工作
5.2.2 模具的调试
5.2.3 常见缺陷及解决途径
5.3 基于ARGUS的成形应变检测及验证
5.3.1 ASGUS工作原理及操作步骤
5.3.2 ASGUS数据处理及结果分析
5.4 模具的检验与验收
5.4.1 检验检具
5.4.2 检测点及其公差要求
5.4.3 现场检测及模具的验收
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
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