本科毕业设计说明书 第 1 页

1   绪论

1.1   课题背景

近年来，为了解决能源和环境等全球性问题，各国政府、学术界和汽车工业界提出了汽 车轻量化的举措。在汽车业中，通常用新型材料来实现汽车的轻量化,这些材料强度高、重量 轻，主要有高强度钢板、铝合金和镁合金等。

在生产加工过程中，每个零件的各部分对各项参数的要求都不尽相同，包括材料、厚度、 强度、耐热性能、耐腐蚀性能等。传统工艺方法有两种，其一是用单一的钢板整体冲压成形， 其二是先分离冲压成形再用点焊连接。但是第一种方法会导致选料裕度过大，造成成本的增 加；第二种方法存在材料搭接，会导致车身重量加重，同时也会存在配合问题。所以拼焊板

（tailor welded blanks，TWBs）冲压成形技术[1]应运而生，这种技术就是先采用焊接方式把两 块或两块以上的各项参数存在差异的金属板料连接在一起，包括材料参数、几何参数等，然 后将这样的板料进行冲压成形。

拼焊板冲压成形技术有以下几点明显的优势[2-3]：

（1）满足零件各部位对材质、厚度、涂层以及性能等不同的要求；

（2）可制造超长、超宽零件；

（3）不存在搭接，焊点数量少，重量小；

（4）模具数目少，材料消耗低。 然而,拼焊板存在焊缝、材料性能不同、板厚不等等特点,使得拼焊板冲压成形存在一些缺

陷,如焊缝移动、形件起皱、破裂、回弹等，导致板料的成形性能降低，零件质量下降。另外, 拼焊板冲压成形对压边圈的工艺要求较高，冲压中冲头容易损耗，生产成本增加，冲压工艺 要求提高。

本课题针对拼焊板冲压成形的几个常见缺陷和问题，以拼焊半球件为研究对象，首先查 阅相关文献资料，再结合本课题，分析影响半球形拼焊件冲压成形的主要因素：焊缝形状及 位置、压边力、板厚比、凹模圆角半径，然后通过仿真软件——Dynaform，对拼焊板进行仿 真分析，进而运用正交优化法对其进行优化，将这些因素对半球形拼焊件冲压成形的综合影 响降到最低，提高其成形性能。用这种数值模拟的方法可以有效地用较低的成本生产出高质 量的零件，为复杂拼焊件的实际工艺生产提供了方法和指导。

1.2   国内外研究现状

1.2.1 拼焊板冲压成形性能和焊缝移动控制的研究

1.2.2 拼焊板冲压成形数值模拟技术的研究

1.3 主要研究内容 本文用理论和试验相结合的研究方法来研究拼焊半球件的拉深成形规律。 理论部分的具体研究内容如下：

（1）研究了拼焊板冲压成形的基本理论，包括力学分析和变形特点。论文网

（2）分析影响拼焊板冲压成形性能的主要因素，包括坯料、材料性能、工艺参数和模具 参数，为试验提供了理论依据。

（3）分析拼焊板冲压成形过程中存在的缺陷，以及预防和改善缺陷的方法，为试验提供 了改进方向，具有指导意义。

试验部分的具体研究内容如下：

（1）研究拼焊板板坯焊缝形状和位置对于拼焊板冲压成形的影响，确定较优焊缝形式，

并以较优焊缝形式的拼焊板作为研究对象进行分析。

（2）研究工艺参数对拼焊板冲压成形的影响，根据不同条件下拼焊板冲压成形的特点， 分析拼焊板冲压成形的工艺参数，模拟成形过程，得到各个工艺参数的合理范围。