DYNAFORM矩形拼焊件拉深成形有限元分析与工艺正交优化(2)
目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。1985年Audi车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术，近年来该项技术在全球新型钢制车身设计和制造上获得了日益广泛的应用。奔驰、宝马、通用等各大汽车生产厂相继在车身中采用了激光拼焊板技术。2002年10月25日中国第一条拼焊板专业化商业生产线在武汉正式投入运行。2004年宝钢与安赛乐，2005年鞍钢与蒂森克虏伯以合资公司的形式生产拼焊板，生产地点分别设在武汉、上海和长春等中国汽车生产最重要的三大基地。因此，生产的拼焊板可以很方便地供应汽车厂。目前中国大陆拼焊板的产能已达到600万片/年左右，未来几年内将达到1300万片/年以上，呈现出加速发展的态势。按变形力学特点拼焊板拉深件可分为：桶形件（圆桶形件，带凸缘圆桶形件，阶梯桶形件）；曲面回转体零件（球形，抛物线形，锤形等）；盒形件（方形，矩形，椭圆形等）和不规则形状零件等四类，矩形拼焊板盒形件是拉深中较典型的非完全对称性零件[3]。
拼焊板技术是将不同材料、不同厚度或不同表面涂层的板料焊接在一起再进行冲压成形的技术。目前，拼焊板技术的研究已成为汽车界和冲压界的热点。完善拼焊板的制造工艺，开发高效自动化拼焊板生产线，研究拼焊板的冲压成形性能与成形极限，针对汽车车身典型覆盖件对采用拼焊板时的成形工艺进行研究等已成为当今汽车界的热门课题。拼焊板在汽车行业的应用包括：汽车门内板，甲板盖，保险杠，侧架轨等，采用拼焊板在汽车领域有一些优势：
1）零件数量减少，生产设备和制造工艺简化，提高生产效率，降低整车制造及装备成本；
2）提高产品的精度，降低零部件的制造及装配公差，通过部件的优化减轻了重量，节省燃料消耗；
3）实现对材料性能的最好的利用，达到最合理的材料性能组合；
4）可以利用废旧材料来做新产品；
5）对产品设计者而言，增加了产品设计的灵活性；
6）改善耐蚀性和产品质量；
7）材料厚度的可变性与及其可靠的质量，保证了在对某些重要位置的强化改进可以顺利进行[4]。
拼焊板技术虽然有很多优势，但是拼焊板成形时存在破裂、起皱、焊缝移动和回弹等问题，拼焊板给冲压加工带来一些难度。国内外学者研究认为，拼焊板车身覆盖件以及结构件在冲压成形过程中存在的主要问题是成形性能下降。由于薄侧板料与厚侧板料相比，其承载能力小，焊缝向厚侧移动，使薄侧板料过度拉深，达到其成形极限而发生破裂，而焊缝移动是造成拼焊板的成形极限低于普通板的主要原因。然而事实并非如此， 拼焊板盒形件拉深的失效破裂来源于薄侧侧壁圆角处和薄侧焊缝位置附近的破裂危险点，焊缝移动不一定是造成成形性能下降的原因。如何确定影响失效破裂的规律和变形机制，优化成形过程，提高拼焊板盒形件的成形极限，是一个迫切需要解决的问题。
因此本文选取矩形拼焊板做为研究起点，通过使用INVENTER进行CAD建模，运用DYNAFORM建立冲压模具，压边圈，板料的有限元模型，选定合适的参数，对仿真模型进行分析，确定压边圈、压边力，分析各种因素对矩形拼焊板拉深成形性能的影响，从而进一步优化矩形拼焊板拉深成形工艺，为实际生产节省大量的费用和时间[5]。
1.2拼焊板冲压成形研究现状
1.3主要研究目标及内容
本项课题以矩形拼焊板盒形件为研究对象。通过对简单的矩形拼焊板盒形件进行有限元数值模拟。了解矩形拼焊板盒形件在拉深成形过程中，其焊缝的移动状况。通过比较几种不同情况下盒形件成形的焊缝偏移量，得出控制焊缝移动效果较好的一种。并进一步通过变压边力法来优化其成形工艺。
上一篇：卫星太阳翼伸展机构设计+文献综述