随着社会的快速发展,人们在轨道客车安全性、美观性以及节能环保等方面都提出了更高的要求,在这种情况下,铝合金作为一种新型轻量化结构材料受到了越来越多的关注。铝合金具有密度低,比强度高,耐腐蚀等优点,目前已经广泛应用在了汽车以及轨道客车领域,但是铝合金在常温下塑性差,回弹大等缺点加大了铝合金成形的难度。铝合金热冲压技术通过将铝合金加热到高温后再进行成形,可以显著提高铝合金的塑性并且减小成形后零件的回弹,极大地促进了铝合金的应用。本文以高速动车组铝合金蒙皮为研究对象,通过有限元技术对蒙皮成形过程中可能发生的缺陷进行预测,分析并研究各种工艺参数对蒙皮成形质量的影响,为实际生产提供理论指导。本文的主要研究内容与结论如下:(1)利用Pam-stamp有限元软件对蒙皮冷冲压成形过程进行数值模拟,探究压料面形状对蒙皮成形质量的影响以及压边力对回弹的影响。结果发现采用随形压料面成形相比于采用水平压料面可以使蒙皮的最大减薄率从21.9%降低到16.1%,从而避免产生开裂缺陷;在蒙皮开口拉延的过程中,增大横向的压边力不仅可以减小蒙皮横向轮廓的回弹,还可以抑制蒙皮纵向轮廓的回弹,从而提高蒙皮的形状精度。(2)利用Pam-stamp有限元软件对蒙皮热冲压成形过程进行数值模拟,探究不同工艺参数对蒙皮成形质量的影响。成形方式数值模拟结果表明,相比于拉延成形,采用直接成形可以使蒙皮的最小厚度从3.619 mm增加到3.841 mm,而且使蒙皮的回弹从2.581 mm减小到1.246 mm;冲压速度数值模拟结果表明,随着冲压速度的增大,蒙皮的最小厚度先增大后减小,但是变化的幅度并不明显,当冲压速度为100 mm/s时蒙皮的最小厚度达到最大,为3.841 mm。此外,蒙皮的回弹量也随着冲压速度的增大而逐渐减小,当冲压速度为100 mm/s时,蒙皮的回弹量减小到了1.246 mm,此后再继续增大冲压速度蒙皮回弹量减小的幅度不再明显;模具间隙数值模拟结果表明,蒙皮的最小厚度随着模具间隙的增大而略有增大;保压时间数值模拟结果表明,随着保压时间的延长,蒙皮的回弹量逐渐减小,当保压时间为15 s时,蒙皮的回弹量为0.746 mm,此后再继续延长保压时间,回弹量减小的幅度不再明显。(3)依据数值模拟的结果进行实际模具开发以及成形试验。首先分别采用水平压料面和随形压料面对蒙皮进行冷冲压试验,结果发现前者会使蒙皮在拉延过程中产生开裂,而后者可以得到无开裂缺陷的蒙皮,与数值模拟的结果相一致。之后以冲压速度100 mm/s、模具间隙4.2 mm、保压时间15 s、保压压力10 MPa,采用直接成形的方式进行热冲压试验,得到的蒙皮件质量好,回弹小,无需对模具进行回弹补偿即可使蒙皮的形状精度符合要求。这说明相比于冷冲压成形,热冲压可以显著改善铝合金的成形性,并且减小回弹。