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高强钢板导电加热工艺试验及汽车扭力梁成形工艺模具设计
| 论文题名： | 高强钢板导电加热工艺试验及汽车扭力梁成形工艺模具设计 |
| 关键词： | 高强钢;热成形技术;加热方法;导电加热;控制系统;汽车扭力梁;成形工艺;仿真模拟;模具设计 |
| 摘要： | 环境问题越来越严峻的当下，汽车的轻量化势在必行。汽车车身采用高强钢能够在减重的同时提供安全保障，因此，高强钢越来越多的应用于汽车零部件。高强钢热冲压技术中，加热方法的选择影响着整个生产节拍，选择合理的加热方法至关重要。 本文依托于实验室自主开发的导电加热装置，采用基于事件的控制方法，对矩形高强钢坯料的自动化实现过程进行了研究，并调试完成了高强钢板的导电加热自动化生产工艺试验。在此基础上，继续探索了管状坯料的导电加热实现，设计了夹持圆管坯料的电极方案及管状坯料冲压的典型零件-汽车扭力梁的模具方案。 首先，本文在基于实验室现有的设备上，设计了电磁阀控制电路对机械抓手的汽缸开合、电极夹持装置汽缸的开合进行了控制。此外，本文还对导电加热电源部分和伺服电机驱动的滑台部分的控制进行了详细的分析并编写了相关控制程序，解决了导电加热设备在夹取不同长度板料时的控制问题和板料加热过程中膨胀问题的控制解决。在完成了上述工作后，将各部分的输入和输出信号接线至多关节机器人控制柜里的标准I/O板，编写相关控制程序，实现了板料导电加热的自动化生产工艺试验。在完成了矩形坯料的导电加热试验后，本文也对如何运用此装置来加热圆管坯料进行了前期的研究，讨论了管坯电极夹持装置的两种方案。 最后，使用有限元软件对管状坯料冲压的典型零件-汽车扭力梁成形过程和淬火过程进行了模拟。成形模拟主要分析了管状坯料的成形流动、成形缺陷及应力分布。结果认为，管状坯料上半部分及下半部分流动速度相差很大，应力分布很不均匀，损坏部位集中于圆管上半部分和下半部分的连接处。对于模拟结果出现的原因也给出了解释。这些分析对模具设计有很重要的参考价值。在管坯成形-冷却淬火模拟上，应用了五组淬火时间10s、15s、20s、25s、30s来分析了扭力梁的温度场变化，并且在模具冷却和空冷淬火中对淬火时间为10s、20s、30s的应力分布进行了模拟分析。得到了马氏体转变在冷却时间大于20s后比较充分，在淬火20s或30s后，零件内部残余应力显著减小。 本文还就扭力梁的成形模具进行了2种设计方案的比较。这种多向成形模具的设计采用的是板式结构，凸凹模采用分块处理，并以镶块连接在一起。对模具的冷却系统进行了有限元分析，获得了冷却孔的最佳参数。在扭力梁的矩形截面成形设计上，讨论了两种方案，并结合对这两种方案的优劣进行了比较，并设计了成形性比较好的一种侧向模具芯部及运动机构。 |
| 作者： | 肖伟 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 张宜生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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