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车身覆盖件模具精细模面设计研究
| 论文题名： | 车身覆盖件模具精细模面设计研究 |
| 关键词： | 汽车车身;覆盖件模具;精细模面;网格映射算法 |
| 摘要： | 车身大型覆盖件模具的设计制造是制约我国汽车自主品牌发展的一个瓶颈环节。在传统的模具设计中，由于未进行模面不等间隙处理，理论上讲数控加工而成的汽车模面应该有较高的贴合度，然而实际合模到底时模具间隙与板料厚度不一致，导致合模率低，尤其是大型车身覆盖件存在“挖心”现象，即模具合模到底时四周圈间隙很小，导致模具只有四周圈研合到位，越靠近模具中心，凹凸模之间的间隙越大，这主要是模具及压机的弹性变形所导致，后期主要依靠钳工不断修模来尽量消除这些因素的影响，导致模具设计周期长，钳工修模工作量大。 本文针对上述问题进行了深入研究，讨论了导致合模间隙与冲压后零件厚度分布不一致的三大主要因素：模具本身变形、机台平面的挠度变形、制件的减薄，并提出了一种新的精细模面设计补偿方法，针对该补偿方法提出了一种基于二分法的网格变量映射新算法来实现不同网格变量之间的精确映射。 首先，论文总结了网格变量映射方法的现状及发展趋势，提出了一种基于二分法的网格变量映射算法，建立了冲压制件与模具型面之间力的传递。该算法主要有二大优势：一是搜索速度的提高，采用了化三维为一维与二分法相结合的办法，大大提高了搜索效率；二是映射精度的提高，为了避开搜索半径对精度的影响，采取不同的搜索方向即以冲压网格的节点去搜索模具网格的节点，避开了冲压节点力同时赋予不同网格的可能。 其次，将本文所开发的网格映射算法用于模具结构耦合分析中，计算模具变形量，指导模面精细设计时对模具型面的补偿。该模具结构耦合分析方法是将冲压仿真后输出的载荷力映射到模具上进行结构分析，并以前门外板为例，验证了该方法的工程实用性，并与基于Ls-dyna的动态模具结构分析方法进行了对比。 最后，针对合模率低的问题，提出一种新的精细模面设计补偿方法。该补偿方法不仅主要考虑了模具变形对合模间隙的影响，而且结合压机变形、制件减薄等影响因素在设计阶段即对模具型面进行补偿。并将该方法用于某乘用车前门外板模具型面前期设计上，很大程度上解决研合率低的问题，验证了该方法的工程实用性，并讨论导致合模间隙与冲压后零件厚度不一致的三大因素各所占权值。 研究结果表明：该设计补偿方法在设计阶段即可对模具型面进行相应的变形补偿，以抵消实际变形带来的影响。工程应用实例证明，该映射算法在精度和速度上有较大的提高，该补偿方法能够很大程度上解决合模间隙与冲压后零件厚度分布不一致的问题，对模具模面精细化设计有重要的指导意义和实用价值。 |
| 作者： | 毛定山 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 聂昕;黎海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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