汽車側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)及其沖壓工藝優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、20世紀(jì)70年代至今，計算機技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)(CAD/CAE/CAM)得到迅速發(fā)展，汽車設(shè)計進(jìn)入數(shù)字化時代。利用相關(guān)軟件就可完成虛擬造型、虛擬結(jié)構(gòu)設(shè)計、虛擬分析、虛擬試驗和虛擬制造等車身開發(fā)設(shè)計工作。這些發(fā)展帶動車身設(shè)計方法有了新的突破。目前使用最廣的車身設(shè)計方法是綠色設(shè)計。在繼承DFX概念的基礎(chǔ)上，綠色車身設(shè)計方法包括面向多種設(shè)計的工具，如面向拆卸的設(shè)計DFD（DesignforDisassembly）、面向回收的設(shè)計DFR(Des

2、ignforRecycling)、面向制造的設(shè)計DFM(DesignforManufacturing)、面向裝配的設(shè)計DFA(DesignforAssembly)。無論多先進(jìn)的理念，多強大的功能，都要能夠制造成產(chǎn)品才能體現(xiàn)其價值，因此不管車身設(shè)計技術(shù)如何發(fā)展，都必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中考慮產(chǎn)品的可制造性?；谶@樣的理念，車身設(shè)計中出現(xiàn)一個新的名詞——沖壓同步工程分析（SimultaneousEngineering，簡稱SE），即在車身開發(fā)的

3、初始階段就全面考慮產(chǎn)品在工藝、模具制造、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)可能遇到的各種問題，同步地進(jìn)行車身設(shè)計及工藝可行性分析。這樣不僅能夠提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，降低成本，增加可制造性，還能有效縮短整車開發(fā)周期。
　　 本文以某車型的側(cè)圍外板作為研究對象，對沖壓同步工程在側(cè)圍外板開發(fā)過程中的作用做了研究，重點進(jìn)行了側(cè)圍外板的結(jié)構(gòu)及沖壓工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。
　　 首先在介紹沖壓同步工程分析及數(shù)值模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點研究了覆蓋件結(jié)構(gòu)特征元素與沖壓成

4、形性之間的關(guān)系，并探討了沖壓工藝設(shè)計時應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題。
　　 緊接著介紹了沖壓同步工程分析在側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的具體應(yīng)用。首先在分析了側(cè)圍的結(jié)構(gòu)、形狀特點、精度及裝配等要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計側(cè)圍的拉延模具型面，并采用Autoform進(jìn)行沖壓成形模擬。通過修改工藝補充及調(diào)整工藝參數(shù)，解決了因工藝問題造成的質(zhì)量缺陷，獲得最佳的模擬結(jié)果。然后依據(jù)同步工程分析，對影響側(cè)圍成形性的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行詳細(xì)地更改說明。最后根據(jù)所提出的變更建議進(jìn)行

5、側(cè)圍外板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
　　 在完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后，本文采用基于二階響應(yīng)面的方法對優(yōu)化后的側(cè)圍外板拉延成形工藝進(jìn)行穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計。首先以最大減薄率作為質(zhì)量評價指標(biāo)，利用正交試驗研究凸凹模間隙、壓邊力、凹模圓角半徑、凹模與板料摩擦系數(shù)和凸模與板料摩擦系數(shù)對側(cè)圍沖壓成形性的影響，確定關(guān)鍵因素為凸模與板料的摩擦系數(shù)和凹模與板料的摩擦系數(shù)，非關(guān)鍵因素（即噪聲因素）為壓邊力、凹模圓角半徑、凸凹模間隙。接著對關(guān)鍵因素實行編碼變換，再次進(jìn)行新的