摘 要

对于汽车覆盖件模具设计制造来说，现代CAE仿真模拟技术相比与传统模具设计制造，大大缩短了模具设计周期，减少了试模所造成的资源浪费。本文介绍了汽车覆盖件的结构特点、冲压成型特点以及当代汽车覆盖件模具开发流程，简单介绍了有限元理论的发展历程以及冲压成形模拟理论的核心内容。本文运用板料成形分析软件AutoForm 3.1，对在UG 8.0环境下建立的汽车左后支柱里板三维数模进行CAE仿真模拟，并对前处理阶段出现的各种问题加以解决，并利用数值模拟过程来研究各种工艺参数对成形质量的影响，同时完成该零件的成形优化，确定各工艺参数，最后，通过正交试验来获得最优工艺参数。

关键词: 汽车覆盖件模具，冲压，数值模拟，AutoForm，正交试验

Abstract

For automotive panel die design and manufacturing, compared with the traditional mold design and manufacture, the modern CAE simulation technology has greatly reduced the mold design cycle, and reduced the waste of resources caused by the test mode.This paper introduces the structural characteristics of the automobile cover parts, stamping characteristics and the development process of automobile panel die, the development course of the finite element theory and the core content of the theory of stamping forming are introduced in this paper.In this paper, the use of sheet metal forming analysis software AutoForm 3.1, CAE simulation of the three-dimensional digital model of the left rear pillar of the vehicle in the UG 8 environment,and to solve the problems in the pre process stage, pre-processing stage on various issues to be resolved, and using numerical simulation to study the various process parameters influence on the forming quality, at the same time to complete the part forming optimization, determine the process parameters. Finally, through orthogonal test to obtain the optimal process parameters.

Key words：Automobile panel die, Stamping, Numerical simulation, AutoForm, Orthogonal test

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 汽车覆盖件冲压成形 1

1.2.1 汽车覆盖件的分类及其结构特点 1

1.2.2 汽车覆盖件冲压成形的特点 1

1.2.3 汽车覆盖件在冲压成形中的常见缺陷及处理措施 2

1.3 AutoForm软件简介 3

1.4 汽车覆盖件有限元仿真模拟技术的发展及应用 3

1.4.1 国外有限元模拟技术的发展与应用 3

1.4.2 国内有限元模拟技术的发展与应用 3

1.5 传统与新型覆盖件冲压成形模具开发 4

1.5.1 传统覆盖件冲压成形模具开发 4

1.5.2 现代覆盖件冲压成形模具开发 4

1.6 本文研究的主要内容 4

第2章 冲压成形模拟理论与模拟分析 5

2.1 引言 5

2.2 屈服准则 5

2.2.1 Mises屈服准则 5

2.2.2 Hill屈服准则 5

2.2.3 Barlat屈服准则 6

2.3 有限元模拟的求解算法 6

2.3.1 静力隐式算法 6

2.3.2 静力显式算法 7

2.3.3 动力显式算法 7

2.3.4 一步成形算法 7

2.4 单元模型 7

2.4.1 薄膜单元 7

2.4.2 实体单元 7

2.4.3 壳单元 7

2.5 AutoForm软件模拟分析流程 8

2.6 模拟结果分析（FLD成形极限图） 8

第3章 后支柱里板冲压成形工艺分析与模拟设计 10

3.1 后支柱里板冲压成形工艺分析 10

3.2 建立有限元模型 10

3.2.1 拉深方向的选取 10

3.2.2 压料面的设计 11

3.2.3 工艺补充设计 12

3.3 左后支柱里板拉延成形的模拟仿真 12

3.3.1 生成毛坯 12

3.3.2 压边力的计算 12

3.3.3 工具体定义及模拟参数的设置 13

3.3.4 拉延筋的设计 13

3.4 初模分析与优化 14

第4章 不同因素对成形质量的影响研究 16

4.1 坯料形状和尺寸对成形质量的影响 16

4.2 压边力大小对成形结果的影响 18

4.3 设置工艺切口对成形结果的影响 18

4.4 拉延筋形式对成形结果的影响 19

第5章 基于正交试验获取最优参数 22

5.1 设计正交试验 22

5.2 正交试验结果 22

5.3 极差分析 23

5.4 多目标优化 24

第6章 总结 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1引言

在当今社会，汽车工业在国民经济中发挥着越来越重要的作用，其地位也是愈发关键。在如今经济竞争日趋激烈的环境下，各大汽车制造业之间的竞争也愈演愈烈，为了满足不同客户的需求，各大厂商通过不断改进汽车车型来获得更大的竞争力^[1]。汽车主要是由车身、底盘以及发动机三部分组成的，而汽车覆盖件又是车身的主要组成部分，因此，汽车覆盖件模具的设计开发已成为开发新车型的关键环节。汽车覆盖件的成形过程中，冲压工艺是应用最为广泛的一项工艺。

随着这些年有限元技术的不断发展，与其相适应的一些板料冲压模拟仿真软件逐渐出现，如Dynaform，Abaqus，Fastamp和AutoForm等，板材冲压成形有限元分析及数值模拟已逐渐融入实际生产当中，而汽车覆盖件冲压成形计算机数值模拟技术己成为国际模具加工领域的一个研究热点^[2]。本文采用的是AutoForm软件对汽车左后支柱里板进行模拟分析。