拼焊板方盒形件分块压边成形极限研究

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随着现代工业的快速发展,汽车节能减排越来越受到人们的重视,汽车轻量化是目前实现汽车节能减排的有效措施。拼焊板成形技术作为可实现这一目标的有效手段而被广泛应用于汽车制造业中。然而相较于单板,拼焊板两侧板料具有性能差异,该差异会造成拼焊板在成形过程中出现起皱、破裂、焊缝移动等缺陷,这些缺陷在一定程度上限制了拼焊板在汽车制造业的应用范围,因此有必要对拼焊板的成形影响因素及成形规律进行探讨。本文以方盒形件为研究对象,采用数值模拟、理论分析和实验相结合的方法对同材异厚拼焊板拉深成形过程进行研究,以期获得影响拉深成形过程的主要因素,找到减小成形过程中发生起皱破裂和焊缝移动的方法,对拼焊板成形技术在汽车行业的应用具有一定意义。拼焊板方盒形件拉深成形过程中,压边力在保证工件形状不受影响的条件下,对成形质量有较大影响,且该因素易于控制。本文利用有限元方法对不同压边力加载方式下拼焊板方盒形件的成形质量进行讨论,找到了较优的压边力加载方式。首先利用有限元软件对拼焊板方盒形件拉深过程进行了数值模拟,对方盒形件主要变形区的应力应变分布进行了分析,建立了带焊缝直边区的拉应力与焊缝距离、法兰外缘距离关系的数学表达式。其次在单板方盒形件主要变形区的应力、应变和临界压边力理论的基础上,分析了拼焊板方盒形件拉深过程中主要变形区的应力、应变状态,并与拼数值模拟结果进行对比,得出焊缝及料厚差对圆角区及无焊缝经过直边变形影响较小的结论。并在此基础上引入拉深过程中面积不变的假设,建立了拉深力与拉深行程之间关系的理论解析式。利用自制的拼焊板方盒形件分块压边拉深系统对304不锈钢同材异厚拼焊板方盒形件拉深成形过程进行实验验证,得出该有限元模型可以较好的对拉深成形规律进行预测的结论。
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