天窗结构优化设计论文提纲

论文题目：汽车天窗加强环回弹分析及冲压模具设计

摘要：随着汽车行业的快速发展,汽车保有量逐年增加,导致环境污染以及能源危机问题日益严重。汽车行业选择使用高强度钢材代替原有钢材来达到降低车身重量、减少尾气排放的目的,以缓解日益严重的能源危机和环境污染。高强度钢材虽然可以有效降低车身重量,但带来一系列好处的同时也带来了挑战,由于钢材硬化指数相较于传统钢材较低,导致板料成形过程中容易出现开裂缺陷,同时高强度钢材的屈服强度较高,板料在成形时回弹量较大,使得高强度钢材在冲压工艺规划阶段以及模具调试阶段花费的时间比以往多许多,同时调试的难度也比以往要增大,因此如何保证在较短的时间内设计出合理的冲压工艺,对于冲压件的生产至关重要。本文以汽车天窗加强环为研究对象,考虑到工艺参数发生波动的情况,研究适用于汽车天窗加强环的冲压工艺和工艺参数。汽车天窗加强环是一种典型的汽车覆盖件,具有尺寸大、结构复杂、镂空区域面积大等特点,同时汽车天窗加强环成形困难,成形过程中容易出现开裂、回弹问题,结合以上特点展开以下几个方面的工作:（1）以U型件为研究对象,研究不同冲压工艺参数对板料成形的影响程度。以拉延筋、压边力、冲压速度、凸凹模间隙和摩擦系数为因素,板料的减薄率和回弹为研究目标,制定正交试验表,利用灰色关联分析法分析不同工艺参数对板料成形结果的影响,为后续的工艺参数稳健性优化设计提供参考。（2）根据汽车天窗加强环的几何形状和材料特性拟定初步的拉延工艺,并设计冲压方向、工艺补充和压料面。建立汽车天窗加强环成形过程的有限元分析模型,并对其进行数值模拟分析,结合零件自身结构特点以及生产经验布置拉延筋,并确定冲压工艺参数的范围,消除拉延过程中由于材料以及零件自身结构导致的缺陷,为后续的工艺参数稳健性优化设计提供参考。（3）在上述内容的基础上,采用6σ稳健性优化方法对汽车天窗加强环拉延工艺参数进行稳健性优化。以开裂、拉延不充分等缺陷为约束函数,以回弹为目标函数,在考虑到参数发生波动的条件下建立稳健性优化模型。利用AUTOFORM对稳健性优化结果进行验证,证明稳健性优化对改善板料成形质量具有指导作用。（4）以稳健性优化结果为依据,进行汽车天窗加强环的冲压模具设计,并对受力较大的拉延模具进行受力分析确保受力结构的可靠性。将设计完成的冲压模具投入实际生产,冲压出的汽车天窗加强环质量良好,验证了工艺方案和模具结构的合理性。

关键词：AUTOFORM;汽车天窗加强环;回弹分析;模具设计

学科专业：机械制造及其自动化

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 背景及其意义

1.2 冲压工艺参数优化及回弹的研究现状及分析

1.2.1 冲压工艺参数优化的研究现状

1.2.2 回弹控制的研究现状

1.3 稳健性优化设计的研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 冲压数值模拟基础理论

2.1 引言

2.2 板料成形有限元基础理论

2.2.1 本构关系

2.2.2 屈服准则

2.2.3 单元类型

2.2.4 求解算法

2.3 冲压成形质量缺陷

2.4 AUTOFORM软件简介

2.5 稳健性设计的概念及原理

2.5.1 稳健性设计的概念

2.5.2 稳健性设计原理

2.6 6σ稳健设计方法

2.7 近似模型

2.7.1 Kriging模型原理及方法

2.7.2 精度检验

2.8 本章小结

第3章 汽车天窗加强环成形过程数值模拟

3.1 引言

3.2 不同工艺参数对于板料成型的影响

3.2.1 U型件工艺参数的确定

3.2.2 正交试验设计

3.2.3 灰色关联分析法

3.2.4 U型件的正交试验与分析

3.3 拉延工艺设计

3.3.1 产品分析

3.3.2 冲压方向的确定

3.3.3 工艺补充

3.3.4 压料面的设计

3.4 数值模拟分析

3.4.1 冲压工艺参数的设定

3.4.2 初次模拟

3.4.3 拉延筋的布置

3.4.4 开裂缺陷分析

3.5 本章小结

第4章 汽车天窗加强环稳健性优化设计

4.1 引言

4.2 成形质量的目标函数与约束函数

4.2.1 拉延不充分的约束函数

4.2.2 开裂的约束函数

4.2.3 目标函数

4.3 实验设计

4.4 优化因子

4.5 响应面的建立与精度检验

4.6 确定性优化与稳健性优化

4.6.1 确定性优化

4.6.2 6σ稳健性优化

4.7 本章小结

第5章 汽车天窗加强环冲压模具设计

5.1 引言

5.2 拉延模种类

5.2.1 单动拉延模具

5.2.2 双动拉延模具

5.3 冲压模具基本组成

5.4 拉延模具结构设计

5.4.1 凸模结构设计

5.4.2 压边圈结构设计

5.4.3 凹模结构设计

5.4.4 拉延模具的受力分析

5.5 修边冲孔模及翻边整形模的模具设计

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢