汽车覆盖件冲压成形同步仿真系统开发与应用

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分

2、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题来源本课题来源于国家自然科学基金资助项目“DP和TRIP钢板冲压成形工艺参数及表面损伤的数值建模与模拟研究”（No.50905066）、国家数控装备重大科技专项“高强钢板冷冲压成形技术研究”（No.2010ZX04014-072）和“C级轿车覆盖件整体侧围、翼子

3、板和新型环保材料内饰件冲压成形模具”（No.2009ZX04013-031），基于NX平台，利用NX二次开发技术，结合本课题组自主研发的有限元增量法求解器，设计开发冲压成形同步仿真系统。结合本实验室自主开发的坯料展开系统BEW和冲压同步仿真系统FASTAMP_NX研究CAE软件在汽车覆盖件成形工艺中的应用。1.2课题目的及意义汽车覆盖件主要指构成驾驶室和车身的表面零件，也包括覆盖发动机和底盘的某些表面零件，其在汽车制造中有着举足轻重的地位。以轿车为例，据统计汽车覆[1]盖件的质量占到了整车的40%以上，制造成本占到了整车的

4、50%以上。汽车覆盖件一般为钢制件，由于冲压成形具有生产效率高、操作简单、易于实现机械化和自动化、尺寸精度稳定、材料利用率高等特点，其在汽车覆盖件的生产中存在着广泛[2~6]的应用。随着汽车工业的不断发展进步，极大促进了汽车车身外形的不断改进，同时对汽车覆盖件冲压成形技术不断提出挑战，促进了汽车覆盖件冲压成形技术的飞速发展，使汽车覆盖件冲压成形技术在板料冲压成形领域中所占地位越来越重要。汽车覆盖件一般由形状复杂的空间曲面构成，这决定了其在冲压成形过程中不同于一般的冲压件，它具有曲面多、结构形状复杂、尺寸大、材料薄、质量（包

5、括尺寸精度、形状精度、表面质量和刚性等）要求高等特点，导致其模具制造技术难[7]度大、成本高、开发周期和质量都难以控制。汽车覆盖件模具设计与生产周期几乎占据整车研发周期的三分之二，直接制约着车身质量和整车质量及整车的更新换代。1华中科技大学硕士学位论文因此，如何开发新技术在保障产品质量的前提下，缩短汽车覆盖件冲压成形模具设计与生产周期，降低研发成本成了各汽车企业当前的重要任务。在传统的汽车覆盖件冲压成形生产过程中，无论是坯料形状和尺寸的确定，还是覆盖件模具的设计、制造，冲压工序和工艺参数的规划，都需要先设计制造原型，然后经

6、过多次生产和多次调试修正才能最终确定，这其实是一个逐渐试错逼近的过[8]程，其生产过程造成了大量人力、物力及财力的消耗，导致生产周期长、成本高，而解决这些难题的重要方法之一就是采用板料冲压成形数值模拟技术。板料冲压成形数值模拟技术是计算机辅助工程（CAE）的一个重要分支，它通过在零件设计的初始阶段就对其可成形性进行有效的把握，同时通过在模具制造之前对其成形工艺参数进行合理优化以此确保产品的质量，大大减少了试模、修模次数，能有效降低产品生产成本，缩短企业的模具开发周期，提高产品的市场竞争力，是冲压成形领[9]域中一种先进的制

7、造技术。自从1973年Kobayashi提出刚塑性有限元法，并和Mehta将这一方法应用于冲[10]压成形分析，人们首次将有限元方法应用冲压成形过程模拟。经过随后几十年的不断发展进步，板料冲压成形数值模拟技术理论研究有了极大进步，从一开始应用于一般板料冲压成形模拟逐渐发展到应用于汽车覆盖件等复杂冲压成形的模拟。随着板料冲压成形模拟技术的发展以及计算机软硬件水平的提升，有限元模拟受到越来越多公司的重视，由此产生了一批融合了计算机图形学、有限元技术和塑性变形理论等众多技术的CAE模拟软件，例如PAM-STAMP、DYNAFOR

8、M、AUTOFORM、[11]LS-DYNA3D、OPTRIS、ABAQUS/EXPLICIT等。上述软件都是独立的CAE分析系统，限于此类CAE分析软件自身CAD造型功能的不足，一般需要先在独立的CAD平台下完成产品和工艺方案设计，再将CAD数据通过中间文件导入CAE软件进行分析仿真。用独立CAE系统