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汽车覆盖件拉深筋自动化建模关键技术研究
| 论文题名： | 汽车覆盖件拉深筋自动化建模关键技术研究 |
| 关键词： | 汽车覆盖件;拉延工序;拉深筋;几何建模;离散特征;冲压质量 |
| 摘要： | 拉深筋是汽车覆盖件拉延工序的关键工艺参数。通过合理布置拉深筋位置和拉深筋几何参数能够控制毛坯的变形，有效避免拉裂、起皱、回弹、厚度不均等冲压质量问题。拉延成形数值模拟时需要反复优化拉深筋位置和几何参数，但是现有三维CAD软件缺少一个拉深筋快速建模工具，一般都是手工修改拉深筋位置和几何形状，建模效率极低，因此需要研究开发一个快速的拉深筋自动建模工具，提高拉深筋CAE优化效率。 本文对现有的拉深筋设计方法进行了深入分析和总结，对其中存在的间隙计算困难、冲压负角、筋过渡不平稳以及端头消失段面破损等问题进行了重点研究，并提出了一种基于几何模型和特征运算的拉深筋建模方法。 首先，针对拉深筋设计中曲面情况复杂导致的拉深筋凸凹筋之间的间隙计算困难的问题，本文提出一种近似几何模型间隙的修正算法，该算法对各种曲面情况进行了系统分类，并对各种场景下的拉深筋建立了理论几何模型，通过数学计算来设计凸凹筋截面，最终在实际模型上进行修正来保证间隙在一定误差内。在曲率较大的情况下也采用特征离散法来修正最小间隙，该方法通过离散截面线、寻找最优解的方式进行凹筋宽度计算。 其次，针对复杂曲面的拉深筋建模时的过渡不自然、面破损等问题，本文提出一种基于变步长的插值过渡方法。该方法通过对相邻控制截面的参数进行比对，在异形筋之间插入参数平缓变化的过渡截面，来实现异形筋的平稳过渡；通过对中心线的曲率变化情况进行分析，在大曲率中心线上按照过渡规则进行插值，保证拐角处的光顺。 最后，针对非封闭式的拉深筋消失时出现的面不连续、面破损等问题，本文提出一种基于离散偏置点的曲线拟合方法，该方法对非封闭中心线进行端头构造设计，通过离散偏置的方式拟合出端头下降曲线，根据压料面曲面情况分成了压料面上翘、平稳过渡和下榻三种情况，并分别讨论了离散点的计算方法。 本文最后以某汽车覆盖件零件为例，在CATIA平台上进行了拉深筋系统的测试，验证了功能的有效性，并且该功能已提交企业，经过企业的大量用例，相对传统设计效率，效率提高了700%，稳定性也有保证。 |
| 作者： | 林楚嘉 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 柳玉起;章志兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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