摘要

　　如今汽車(chē)工業(yè)迅猛發(fā)展,為保證我國汽車(chē)工業(yè)國際地位能夠不斷提升,在更新?lián)Q代競爭激烈市場(chǎng)環(huán)境下,適時(shí)快速推出新產(chǎn)品成為不二之選。由于汽車(chē)的發(fā)展正面向更安全、更節能、更環(huán)保推進(jìn),再加之居高不下燃油價(jià)格,加速了汽車(chē)輕量化的進(jìn)程,使得高強鋼在汽車(chē)行業(yè)的需求更加強烈。尤其是成形性能優(yōu)越的DP鋼板,贏(yíng)得了越來(lái)越多汽車(chē)企業(yè)的青睞。

　　但是我國汽車(chē)行業(yè)自主知識產(chǎn)權核也技術(shù)缺乏,對高強鋼的成形過(guò)程掌握不夠全面,對高強鋼模具開(kāi)發(fā)缺乏經(jīng)驗,所(^只能?chē)L試將高強鋼應用于部分零件。

　　因此汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家制定合理有效的工藝設計方案,開(kāi)發(fā)設計合理的高強鋼模具,�塈掌握控制成形質(zhì)量的控制措施,已然成為需要急切解決的問(wèn)題。本課題依托小鴨精工機械的技術(shù)平臺,進(jìn)行DP780產(chǎn)品頂蓋左/右側邊梁加強板成形工藝分析和模具開(kāi)發(fā)。為高強鋼模具開(kāi)發(fā)及工藝方案確定提供參考。

　　論文W小鴨精工機械的CS10項目的DP780產(chǎn)品為研巧對象,首先針對雙相高強鋼DP780進(jìn)材料性能測試,全面了解材料特性。然后針對頂蓋左/右側邊梁加強板的結構特點(diǎn)和配合公差要求,分析零件的沖壓特性,確定初步工藝方案;依據產(chǎn)品數模利用有限元軟件AutoForm進(jìn)行沖壓方向、工藝補充面、壓料面、拉延筋、巧料形狀、修邊線(xiàn)、回彈補償等要點(diǎn)的分析設計,并對初步方案進(jìn)行調整優(yōu)化,確定最終工藝方案,并完成H維DL圖設計;完成各工序模具的H維結構設計,并W頂蓋左側邊梁加強板的修邊沖孔工序為例對修切模具的為學(xué)分析、修邊間隙、修進(jìn)鑲塊、沖孔凸凹模從及廢料處理等要點(diǎn)進(jìn)行分析設計及通用結構的設計。完成BOM表和二維圖紙的設計,現場(chǎng)跟蹤模具的裝配和調試過(guò)程,針對于調試中常見(jiàn)的問(wèn)題給出解決方法;將ARGUS　H維光學(xué)應變測量方法引入到模具調試中,對于實(shí)際生產(chǎn)的制件進(jìn)行應變測量分析,全面掌握制件的應變信息用于指導模具修整,并對有限元模擬結果進(jìn)行校準。最終完成頂蓋左/右側邊梁加強板產(chǎn)品的檢驗和驗收,目前模具己交付客戶(hù),產(chǎn)品己成功投產(chǎn)。

　　關(guān)鍵詞：汽車(chē)覆蓋件;雙相高強鋼,數值模擬;沖壓工藝;應變測量

ABSTRACT

　　The automobile industry develops rapidly nowdays is important for China to develop new products th ensure that China can continue th enhance the international status of the automobile industry in the competitive market environment. Since the development of the car becoms safer, more environmental and higher cost of fuel, high strength steel is moire intense in the needs of the automotive industry, accelerating the car lightweight process. Especially DP steel sheet of superior forming performance gains more and more auto companies attention.

　　However, the core technology of automotive was lacked in China. High strength steel molding process and mold development were technical thfficulties i。many companies. The high strength steel was only applied to some simple parts. So what the most important th car manufacturers was th develop the reasonable and efficient process design,th develop and design high strength steel molds and th control forming quality nieasures. This paper completed left and right sides sill reinforcement boards of DP780 products panel forming process and mold development, based on Shandong Xiaoya Precise Machinery Co., Ltd. This thesis provided a reference for the development of high strength steel molds and technology programs.

　　In this papst,high strength steel DP780 was made advanced materialsperformance 1:ests to attain the material properties. Parts stamping characteristic was analyzed and the initial process plan was gotten,based on the structural characteristics and tolerance thquirements of the left and right sides sill reinforcement boards of DP78G products panel. Then this papst analyzed and designed stamping direction, addendum plane, binder, drawbead, blank shapes, trimming line and springback compensation depending on AutoForm. The initial procest scheme was adjusted and optimized and the final process plan was determined. Finally,the three-dimensional DL drawings were completed. After the completion of each steps of the mold design, this paper finished the mechanical analysis,trimming gap calculation,trimmmg insert design, punch and die design and waste disposal design depending on the trimming punching process. BOM tables and two-dimensional drawings were accomplished.

　　Solutions to debugging problems were given in mold assembly and debuggingprocess. In this design process, a variety of advanced methods were used, ARGUS that was the three-dimensional optical strain measurement used for strain analysis and calibration to finite element simulation. The current mold had been delivered th the customers and the product had been succcessfully put into production.

　　Keywords：Automotive panels; High strength steel; Numerical simulation; Stamping; Strain measurement

　　如今汽車(chē)作為代步工具,己然成為我們工作、生活中重要的一部分。根據汽車(chē)行業(yè)相關(guān)部口統計可1^看到,中國2013年的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量平穩增長(cháng),當年12月產(chǎn)銷(xiāo)量再創(chuàng )新高。2014年,我國汽車(chē)的產(chǎn)量達到2372萬(wàn)輛,銷(xiāo)量達到2349萬(wàn)輛,雖然增速有所下降,低于當年年初預計,但是仍然刷新記錄,并且連續六年排名首位。

　　汽車(chē)使人們的工作、生活更為便捷,但是同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大的壓力。

　　霧霸天氣的頻繁出現使得我們不得不反思,并關(guān)注當今社會(huì )環(huán)境污染及能源短缺等問(wèn)題。汽車(chē)制造姐向環(huán)保、安全、節能方向發(fā)展,顯得尤為重要。現階段有很多方法可減小汽車(chē)損耗,比如研制新型發(fā)動(dòng)機、選擇新能源汽車(chē)等,但是實(shí)驗結果顯示汽車(chē)油耗和汽車(chē)的重量基本成線(xiàn)性關(guān)系。當汽車(chē)自身重量減小10%時(shí),在相同工況下,能夠使汽車(chē)耗油量減少8%,排放量減少4%。顯然降低汽車(chē)自身重量成為簡(jiǎn)單有效的降低油耗的重要方法W。為了可較少汽車(chē)油耗和排放,需要降低車(chē)體自身重量,追求輕量化;而近堅年來(lái),對于汽車(chē)功能提升,安全性及舒適性要求提高,為滿(mǎn)足更加安全、更加舒適這一要求又會(huì )導致汽車(chē)重量増加。在汽車(chē)使用的結構材料中,60%　上為鋼鐵材料;在車(chē)身使用的結構材料中,85%1^上為鋼鐵材料,因此為了保證汽車(chē)輕量化同時(shí)又提高汽車(chē)的安全性能,高強度鋼和先進(jìn)高強度鋼作為車(chē)身結構材料被廣泛應用W。

　　汽車(chē)更新?lián)Q代競爭激烈,適時(shí)推出新產(chǎn)品,縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,才能保證產(chǎn)品跟上市場(chǎng)的節奏。當前汽車(chē)生產(chǎn)與制造水平發(fā)展迅猛,在其帶動(dòng)下,覆蓋件的模具開(kāi)發(fā)也迎來(lái)新的發(fā)展契機。汽車(chē)覆蓋件的模具設計和生產(chǎn)周期在汽車(chē)研發(fā)中占據重要位置,占整個(gè)周期的2/3,因此其技術(shù)水平?jīng)Q定整車(chē)制造的水平P1。

　　汽車(chē)模具的合理設計在實(shí)際生產(chǎn)中成為控制產(chǎn)品精度、減小制造成本化及縮短生產(chǎn)周期的關(guān)鍵技術(shù)。

　　汽車(chē)外形結構多樣,因此汽車(chē)覆蓋件的H維空間結構也是多種多樣,在制造過(guò)程中成形復雜,規律不易被掌握,出現的質(zhì)量問(wèn)題也比較多,生產(chǎn)巧程中有許多工藝參數和模具參數還不能進(jìn)行定量化設計,理論知識缺乏系統性[4]。并且我國汽車(chē)車(chē)身模具設計與加王水平與世界一流技術(shù)還存在一定差距,所^^^必須采取相應的發(fā)展措施。我國模具企業(yè)還亟需面向產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化、制造數字化、設備精良化、經(jīng)營(yíng)團隊化、管理人性化發(fā)展。汽車(chē)覆蓋件的成形過(guò)程特別易出現破裂、起皺和回彈等問(wèn)題W。沖壓成形過(guò)程涉及到成形金屬的塑性流動(dòng)、塑性強化等問(wèn)題,所W單純憑借經(jīng)驗對沖壓成形過(guò)程進(jìn)行預測,顯然是不可靠的。在實(shí)際生產(chǎn)中為使零件精度達標,往往需要對模具進(jìn)行多次調試,這種做法費時(shí)費力,不利于企業(yè)的長(cháng)足發(fā)展。計算機CAE分析的出現打破了該層障礙,從此沖壓成形過(guò)程能夠精準預測,模具結構能夠得到全面評估,能夠第一時(shí)間發(fā)現問(wèn)題,大大縮短調試周期,降低制造成本。

　　本文小鴨精工機械CS10項目為研巧對象,一方面對于汽車(chē)輕量化W及高強鋼在汽車(chē)覆蓋件的應用進(jìn)行論述,另一方面利用計算機數值模擬優(yōu)化工芝方案,通過(guò)跟蹤頂蓋左右側邊梁加強板的設計及制造全過(guò)程,針對高強鋼覆蓋件成形性差、回彈量大等問(wèn)題提出優(yōu)化措施,最終完成模具結構的設計、加工、調試1^^及驗收。利用ARGUS對生產(chǎn)出的頂蓋左右側邊梁加強板樣件成形進(jìn)行驗證,更好地掌握高強鋼的成形規律。本課題研究對于髙強鋼汽車(chē)覆蓋件的實(shí)際生產(chǎn)制造具有重要的指導意義。本文主要內容如下:

　　第一章緒論主要介紹論文選題的背景,論述高強鋼在汽車(chē)行業(yè)的使用現狀及發(fā)展趨勢,我國高強鋼使用存在的技術(shù)缺陷,并對課題來(lái)源、論文主要內容作出概述。

　　第二章CS10頂目介紹主要介紹了　CS10項目的開(kāi)發(fā)背景及主要內容,完成頂蓋側邊梁加強板材料DP780的材料性能測試,了解其材料特性,掌握其變形及流動(dòng)特點(diǎn)。

　　第三章工藝分析對常見(jiàn)的H大板料成形模擬軟件進(jìn)行對比選擇,針對頂蓋側邊梁加強板進(jìn)巧工藝分析確定初步工藝方案,完成沖壓方向確定、壓料面設計、工藝面補充、拉延筋設計、巧料形狀確定等設計工作,通過(guò)成形仿真對初步工藝方案不斷優(yōu)化,最終確定最合適的工藝方案。進(jìn)行修邊線(xiàn)優(yōu)化和回彈補償,完成H維DL圖設計。

　　第四章模具設計介紹了　CS10項目的模具設計規范,并^^頂蓋側邊梁加強板修邊沖孔工序為例詳細介紹修邊沖孔類(lèi)模具H維實(shí)體造型工藝要點(diǎn)。分別對力學(xué)分析、修邊間隙、修邊鑲塊及沖孔凸凹模等要素進(jìn)行分析設計,對各類(lèi)模具實(shí)用性通用結構進(jìn)行設計,并完成模具校對審核工作。

　　第五章模具調整及驗收結合CS10項目頂蓋側邊梁加強板完成BOM表及二維圖紙的設計,并對其裝配調試過(guò)程要點(diǎn)進(jìn)行分析,對常見(jiàn)缺略提出調試解決辦法。利用ARGUS　H維光學(xué)應變測量系統對頂蓋側邊梁加強板成形情況及應變進(jìn)行測量分析,用于指導實(shí)際生產(chǎn)。最終完成模具的檢驗和驗收。

　　第六章總結與展望對全文進(jìn)斤總結分析,汲取經(jīng)驗總結不足。

　　高強鋼汽車(chē)覆蓋件成形模具設計：

導向結構類(lèi)型

刃口鑲塊結合面

鑲塊底面做成臺階狀

頂蓋側邊梁加強板的修邊鑲塊

下模鑲塊符型面情況

汽車(chē)工程

上模鑲塊的平衡

下模鑲塊的平衡

目錄

　　摘要
　　ABSTRACT
　　第1章 緒論
　　　　1.1 課題背景及意義
　　　　1.2 高強鋼在汽車(chē)行業(yè)使用現狀
　　　　　　1.2.1 國外現狀
　　　　　　1.2.2 國內現狀
　　　　　　1.2.3 高強鋼在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展前景
　　　　1.3 課題CS10來(lái)源及研巧內容
　　　　　　1.3.1 課題來(lái)源
　　　　　　1.3.2 研究的主要內容
　　第2章 CS10項目介紹與DP780板材成形性能分析��
　　　　2.1 CS10項目背景
　　　　2.2 DP780板材成形性能
　　　　　　2.2.1 雙相高強鋼DP780的顯微組織
　　　　　　2.2.2 材料性能測試
　　　　2.3 本章小結
　　第3章 工藝分析
　　　　3.1 數值模擬軟件
　　　　　　3.1.1 板料成形數值模擬軟件仿真測試
　　　　　　3.1.2 Autoform開(kāi)發(fā)流程
　　　　3.2 頂蓋側邊梁加強板工藝性分析
　　　　　　3.2.1 工藝社分析
　　　　　　3.2.2 工藝方案分析
　　　　3.3 模面設計與仿真建模
　　　　　　3.3.1 頂蓋邊梁加強板的零件準備
　　　　　　3.3.2 沖壓方向的確定
　　　　　　3.3.3 壓料面W及工藝補充面的設汁
　　　　　　3.3.4 拉延筋設計
　　　　3.4 頂蓋邊梁加強板成形仿真
　　　　　　3.4.1 基于A(yíng)utoform的分析過(guò)程
　　　　　　3.4.2 拉深工序結果的分析化化
　　　　　　3.4.3 回彈分析
　　　　　　3.4.4 修邊線(xiàn)的優(yōu)化
　　　　　　3.4.5 三維DL圖的確定
　　　　3.5 本章小結
　　第4章 模具設計
　　　　4.1　CS10項目模具H維設計規范
　　　　　　4.1.1 模具設計命名規則
　　　　　　4.1.2 模具設計圖層的劃分
　　　　　　4.1.3 三維模具表面著(zhù)色要求
　　　　　　4.1.4 模具導向裝置的選用
　　　　　　4.1.5 模具材料選用及熱處理要求
　　　　4.2 模具蘭維實(shí)體造型
　　　　　　4.2.1 力學(xué)分析及間隙值確定
　　　　　　4.2.2 修邊鑲塊的設計
　　　　　　4.2.3 沖孔凸模凹模設計
　　　　　　4.2.4 沖壓廢料處理設計
　　　　4.3 模具實(shí)用性結構設計
　　　　　　4.3.1 模具標識
　　　　　　4.3.2 防反設計
　　　　　　4.3.3 鑄件結構設計
　　　　　　4.3.4 壓板槽的設計
　　　　4.4 模具校對
　　　　4.5 本章小結
　　第5章 模具調整及驗收
　　　　5.1 模具制造指導文件
　　　　　　5.1.1 B0M清單的編制
　　　　5.1.2 二維圖紙
　　　　5.2 模具裝配與調試
　　　　　　5.2.1 裝配準備工作
　　　　　　5.2.2 模具的調試
　　　　　　5.2.3 常見(jiàn)缺陷及解決途徑
　　　　5.3 基于A(yíng)RGUS的成形應變檢測及驗證
　　　　　　5.3.1 ASGUS工作原理及操作步驟
　　　　　　5.3.2 ASGUS數據處理及結果分析
　　　　5.4 模具的檢驗與驗收
　　　　　　5.4.1 檢驗檢具
　　　　　　5.4.2 檢測點(diǎn)及其公差要求
　　　　　　5.4.3 現場(chǎng)檢測及模具的驗收
　　　　5.5 本章小結
　　第6章 總結與展望
　　　　6.1 總結
　　　　6.2 展望
　　參考文獻
　　致謝

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