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原文传递车身外覆盖件与冲压控制成形面方法畸变研究缺陷的评价

论文题名：	车身外覆盖件与冲压控制成形面方法畸变研究缺陷的评价
关键词：	车身外覆盖件;冲压成形;回弹控制;面畸变缺陷;数值模拟
摘要：	面畸变缺陷是指零件在成形和装配过程中产生的表面局部起伏（凹凸），其起伏高度一般在几十到几百微米之间。面畸变缺陷广泛分布在车门、顶盖、行李箱盖等车身外覆盖件，对整车外观质量具有很大的影响。伴随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，汽车行业竞争日益激烈、消费者对汽车的质量要求也越来越高。面畸变缺陷也因此受到越来越多的关注和重视。　　当前，面畸变缺陷已成为车身外覆盖件生产中最主要和最难解决的质量问题之一。调研结果显示：车身外覆盖件70％～80%的质量问题来自于面畸变缺陷。本文在借鉴国内外已有研究的基础上，就车身外覆盖件冲压成形面畸变缺陷的评价方法、形成机理、影响规律和模面优化设计等问题展开研究。研究成果主要集中在以下几个方面：　　（1）建立面畸变缺陷的检测与评价体系　　设计一款小曲率、浅拉深、具有反向拉深特征的车门把手特征件及其镶块式模具，实现试验条件下面畸变缺陷的稳定而可靠的重现；制定面畸变缺陷测量方案，包括：测量设备、测量位置及相关测量参数的选定；从局部偏差的概念出发，建立零件面畸变评价指标；开发相应的数值计算算法，实现对缺陷的自动识别与评价；将面畸变缺陷量化评价结果与油石打磨结果进行配比，确定面畸变缺陷的临界值,提出面畸变缺陷工程评价判据。　　（2）揭示面畸变缺陷的形成机理　　分析有限元建模参数对面畸变缺陷数值模拟精度和效率的影响，分析各种面畸变缺陷可视化方法的优缺点和适用范围；基于数值模拟结果，分析了面畸变缺陷的形成过程，研究结果表明：合模状态下，零件的面畸变缺陷是很轻微的；面畸变缺陷主要是形成于零件的回弹过程；从面畸变缺陷的局部受力状态和变形特点对面畸变缺陷的力学机理进行分析，指出拉弯变形不充分、弯曲与反弯曲效应、压应力失稳现象是引起薄板冲压成形面畸变缺陷的力学机理。　　（3）分析面畸变缺陷的影响规律　　讨论了工艺条件、板材性能及零件几何特征等设计与制造因素对面畸变缺陷的影响规律：增加压边力、设置模具拉延筋、合理设计坯料形状等方法有利于减轻面畸变缺陷；较大的弹性模量和板材厚度、较低的屈服强度和硬化行为有利于减轻零件在冲压成形中的面畸变缺陷；零件曲率半径过大、反向拉深左右耳过长、反向拉深内部鼓包等几何特征都会加剧面畸变缺陷；分析了面畸变缺陷对于零件抗凹性能的影响：当面畸变缺陷与零件的低阶屈曲模态相近时会诱发抗凹失稳现象，使零件丧失抗凹性能。　　（4）提出面畸变缺陷的模面补偿方法　　将回弹补偿的理念引入面畸变缺陷控制，提出了一种改进的位移调整法用以面畸变缺陷的模面补偿设计。采用该方法对两个典型的面畸变特征件进行了面畸变缺陷模面补偿设计。补偿结果表明：所提出的面畸变缺陷补偿方法可以有效地将零件的面畸变缺陷降低至工程应用所允许的范围。本文针对车身外覆盖件冲压成形中所遇到的面畸变缺陷，搭建了面畸变问题的试验研究和数值模拟研究平台，建立了面畸变缺陷的评价体系，揭示了形成面畸变缺陷的力学机理，分析了工艺条件、板材性能、零件几何特征、零件抗凹性能与面畸变缺陷之间的影响规律，并提出了一种面畸变缺陷的模面补偿方法。论文研究成果为车身外覆盖件面畸变缺陷的检测评价、工艺控制和模具优化设计等提供了理论依据，对于提高车身设计及制造水平具有十分积极的意义。
作者：	沈洪庆
专业：	车辆工程
导师：	陈关龙;李淑慧
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文