摘 要

本文以左后侧围内板为研究对象，运用AutoForm软件对零件进行模拟。学习模具设计以及塑性成形的相关知识，为研究提供理论的知识；通过了解板料冲压的各工序，熟悉冲压过程中会出现的各种缺陷以及其成形原理，为后面的回弹因素分析研究做好准备。

本文先对板料成形的塑性成形理论中的两个屈服准则进行说明，并各自说明了两种屈服准则的公式以及每一个屈服准则所侧重的变形过程。然后介绍了板料成形的冲压成形性能，最后简单的介绍了AutoForm软件，对AutoForm软件的功能及特点进行了说明，并简单介绍了AutoForm软件的优缺点。

本文对左后侧围内板的最优成形结果进行了回弹分析，得到零件在最优成形参数下的回弹量较小，满足实际生产的要求。这说明零件本身结构特点使得拉延深度较大，保证了零件的塑性变形，同时降低了零件的弹性回复。选定了压边力、摩擦系数和板料厚度这三个工艺参数进行回弹模拟分析，得到：（1）零件的回弹量随压边力的增大先减小，当压边力超过800KN时零件的回弹量又增大。（2）零件的回弹量随摩擦系数的增大而减小。（3）零件的回弹量随板料厚度的增大而减小。

关键词：AutoForm，左后侧围内板，回弹，压边力，摩擦系数，板料厚度

Abstract

In this paper, the left rear side panel as the research object, the use of AutoForm software to simulate the parts. Knowledge learning mold design and plastic forming, as the research provide theoretical knowledge, through the understanding of sheet metal stamping process. Be familiar with stamping process will appear in a variety of defects and the forming principle, is behind the springback factor analysis study of prepare.

In this paper, the theory of sheet metal forming of the plastic forming theory of the two yield criteria are described, and each of the two yield criteria and the formula of each yield criteria are focused on the deformation process. Then, this paper introduces the formability of sheet metal forming, and finally introduces the AutoForm software. The functions and characteristics of AutoForm software are described, and the advantages and disadvantages of AutoForm software are simply introduced.

In this paper, the optimal forming results of the inner plate of the left rear side are analyzed, and the springback of the parts in the optimal forming parameters is obtained, which meets the requirements of the actual production. This shows that make it possible to draw depth larger, to ensure that the parts of the plastic deformation, while reducing the parts of the elastic recovery of parts to their structural characteristics. Selected blank holder force, friction coefficient and blank thickness the three process parameters springback simulation analysis obtained: springback amount of parts (1) with the blank holder force increases decreases at first, when the blank holder force more than 800KN parts' springback amount also increased. (2) The springback of the part decreases with the increase of friction coefficient. (3) The springback of the part decreases with the increase of the thickness of the sheet.

Key words: Autoform, Left rear inner plate, Springback, Blank holder force, Friction coefficient, Thickness of sheet

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2汽车覆盖件冲压成形中的成形缺陷 1

1.3汽车覆盖件回弹问题研究现状 2

1.4本文主要研究内容 2

第二章 零件成形及回弹分析的理论基础 4

2.1前言 4

2.2屈服准则 4

2.2.1Tresca屈服准则 4

2.2.2Mises屈服准则 4

2.3回弹分析的理论基础 5

2.3.1回弹值的确定 5

2.3.2回弹工序添加 5

2.4AutoForm软件介绍 6

2.4.1AutoForm软件的功能与特点 6

2.4.2 AutoForm软件的优缺点 6

2.5本章小结 7

第三章 零件成形的数值模拟 8

3.1零件的初步工艺 8

3.1.1零件的基本参数 8

3.1.2确定生产工序 9

3.2零件的模型导入及处理 9

3.2.1 模型导入 9

3.2.2冲压方向的选定 9

3.2.3压料面的设计 11

3.3零件的拉延工序 12

3.3.1导入模型与确定冲压方向 12

3.3.2板料轮廓以及修边线 12

3.3.3拉延工序的工艺参数初步设置 13

第四章 零件的回弹分析 14

4.1最优方案板料的回弹分析 14

4.2压边力对回弹的影响 14

4.3摩擦系数对回弹的影响 15

4.4板料厚度对回弹的影响 16

4.5本章小结 17

第五章 结论与展望 18

5.1结论 18

5.2展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 绪论

1.1研究背景

汽车覆盖件是整车的重要组成部分，其在汽车制造行业具有很重要的意义。汽车车身的覆盖件不仅结构复杂，而且变形规律难以准确的把握，因此非常不容易获得良好的产品^[1]。作为汽车覆盖件的主要制造工具，模具设计的好坏决定着汽车产品质量的优劣。已经形成的商品化的板料冲压成型数值模拟软件有：PAM-STAMP、DNAFORM、AUTOFORM等等。

当汽车覆盖件发生拉延变形的时候，覆盖件会同时发生塑性变形和弹性变形。现代的汽车行业对覆盖件的要求已经不仅仅是停留在完成零件，而是要解决改变外形时增加零件复杂程度的难题。在卸载掉覆盖件的成形负荷以后，材料的弹性变形开始释放，材料便会发生回弹^[2]。回弹会使覆盖件的最终形状以及几何精度受到影响，如果零件的回弹量超过了一定的数值，材料就会有成形缺陷产生，这将会使整车装配过程受到影响。汽车覆盖件对成形的质量要求很高，但是汽车覆盖件在成形过程中却很难做到避免回弹。

传统的冲压成形过程不仅研发周期长，而且产品的成本高，质量还得不到保证。制定合理的冲压工艺，设计高质量的模具，可以大大的缩短覆盖件模具的调试周期，降低零件的废品率,同时还可以减少试、修模的费用 ^[3]。21世纪计算机技术的进步为传统工业带来了快速发展的机会。数值模拟的方法已经成为了汽车产业乃至整个制造业的主要方法。通过AutoForm软件对板料成形过程进行数值仿真，可以对板料成形后的回弹变形进行一定程度的预测。通过数值模拟的方法研究如何控制材料的回弹变形，也为解决回弹问题提供了一种有效的手段。

1.2汽车覆盖件冲压成形中的成形缺陷

板料成形中的缺陷主要是拉裂和起皱，二者在理论上都是由于材料的不合理流动引起的，而工艺上则是解释为加工不当或者模具设计不当。拉裂是因为冲压件发生过大的塑形变形而发生的局部缩颈破坏，主要发生在拉延阶段。起皱是由于板料进行冲压时，存在压应力与形状的改变，导致材料塑性收缩过大，板面出现起伏，造成零件缺陷的产生^[4]。

根据拉裂产生时的应力应变情况，可以将拉裂分为拉伸破裂和弯曲破裂两种情况。拉伸破裂受到的是平面应力状态并且由于过度拉胀，导致了拉裂^[5]。弯曲拉裂则是由于材料的某些部位弯曲较大，零件过度变薄，拉应力达到了材料的极限，导致了拉裂。而起皱主要发生在零件的法兰部分，有压应力起皱、不均匀拉应力起皱、剪应力起皱与板内弯曲力起皱四种类型^[6]。

1.3汽车覆盖件回弹问题研究现状

回弹问题的研究一直备受国内外专家学者的关注。在国内，李明哲教授等人针对柱面多点的弯曲过程，对回弹现象的影响因素及其控制方法进行了研究，采用的是有限元的方法进行数值模拟^[7]。在国外，Finn M J主要也是通过结合LS-NIKE3D和LS-DYNA两款软件进行数值模拟，研究了某轿车的前翼子板在成形过程中的回弹现象 ^[8]。