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双层不锈钢消声器壳体冲压数值模拟与优化研究
| 论文题名： | 双层不锈钢消声器壳体冲压数值模拟与优化研究 |
| 关键词： | 不锈钢消声器;冲压成形;数值模拟;汽车排气系统 |
| 摘要： | 随着我国工业化的快速发展，不锈钢已经被广泛应用在建筑、轻工业、铁路和汽车行业，其中在汽车上的应用主要集中在汽车的排气系统。本文首先介绍了不锈钢在冲压成形中的特点及应用的国内外研究现状，总结了奥氏体不锈钢成形性能良好，但冲压成形困难的特点，具体变现为变形硬化显著、容易拉裂起皱且容易与普通模具材料粘着和互溶。 本文接着全面介绍了板料冲压成形有限元数值模拟的基本理论，主要包括单元类型、弹塑性体的屈服准则和相关的本构模型、接触和摩擦问题的处理、有限元求解方法几个关键理论，选取了适合本文不锈钢冲压成形的数值模拟理论。 由于汽车排气系统工作环境恶劣，伴随着高温氧化、高温疲劳、腐蚀失效等失效形式发生，所以应该使用性能稳定、耐腐蚀性能优良的不锈钢原材料。本文以上下层厚度分别为0.7mm和0.5mm的双层不锈钢消声器壳体为研究对象，介绍了冲压数值模拟分析和优化的思路，对其冲压成形工艺方案进行了规划。通过对比分析了基于 Autoform分析的弊端，介绍了在 Hypermesh中进行分析前处理的具体步骤。分析结果表明，为了保证冲压成形结果，需要对消声器壳体的第一次拉深的若干工艺参数进行优化。 针对消声器壳体第一次拉深成形工艺的优化，提出了基于正交试验方法的四因素四水平的方案。其中试验的四因素分别为坯料的形状和尺寸、压边力、拉深筋和双层板间摩擦系数，以上、下层板料的最大减薄率、，最大增厚率、作为试验指标来评估板料开裂和起皱的风险。通过对仿真数据的分析和处理，表明各因素对冲压件壁厚最大减薄率影响大小关系为：压边力＞坯料形状＞拉延筋＞摩擦系数，而各因素对冲压件壁厚最大增厚率影响大小关系为：压边力＞拉延筋＞坯料形状＞摩擦系数，从而得出了第一次成形的最佳工艺参数组合为坯料形状为BL4，压边力为350kN，拉延筋为DB3，双层板件摩擦系数为0.2，并通过产品试制验证了该方法的合理性和正确性。 因为冲压件的冲裁工艺对冲裁质量和模具寿命的重要性，加上不锈钢的相对低碳钢的特殊性，本文重点分析了冲裁间隙对零件冲裁断面的影响，总结了不同材质在冲压工序中模具间隙的选择和冲裁毛刺的解决方案。此外，总结了几种可用于拉深不锈钢的新型模具材料，可以为实际的生产制造提供一定的参考与借鉴。 |
| 作者： | 黄康 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢晖;谢贵林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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