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1、<p> 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告書</p><p> 題 目汽車燃油箱沖壓模擬分析</p><p> 學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師</p><p> 學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 車輛工程班 級(jí) 2008級(jí)3班</p><p> 選題的目的及意義:汽車燃油箱是汽車關(guān)鍵零件之一,因受安全、環(huán)保和安裝空間的限制,其形狀復(fù)雜
2、,表面質(zhì)量要求高,沖壓成形難度大。其品質(zhì)直接影響到汽車整體形象和性能。而其沖壓成形過程是一個(gè)非常復(fù)雜的塑性成形過程,許多因素都直接或間接地影響成形結(jié)果。目前國內(nèi)在汽車油箱的模具設(shè)計(jì)、材料選擇、坯料尺寸的確定、沖壓工藝規(guī)程等方面,需要經(jīng)過多次試沖和調(diào)整修正才能確定,造成人力、物力和財(cái)力的大量消耗,新品開發(fā)周期較長(zhǎng)。開展汽車燃油箱成形過程的研究,采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),在計(jì)算機(jī)上模擬汽車燃油箱壓成形過程,預(yù)測(cè)板料最終形狀及可能產(chǎn)生的缺陷起皺
3、、開裂等,可部分代替試模過程,加快設(shè)計(jì)制造進(jìn)程,驗(yàn)證新材料,優(yōu)化成形工藝。本文針對(duì)汽車燃油箱成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)模擬結(jié)果與實(shí)沖結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證工藝模型的合理性和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。</p><p> 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀:金屬燃油箱的沖壓成形過程是一個(gè)復(fù)雜的塑性變形過程,涉及幾何非線性、材料非線性、接觸和摩擦等。而且所遇到的問題很難用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方法解決,所以,用傳統(tǒng)的沖壓成形往往會(huì)造成沖壓工作的失敗,使企業(yè)造
4、成很大的浪費(fèi),同時(shí),又使生產(chǎn)周期變長(zhǎng),失去市場(chǎng)機(jī)遇。為了確保沖壓工作的成功,最好的辦法是利用有限元方法對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)值模擬。2O世紀(jì)8O年代以前,受有限元分析方法和計(jì)算機(jī)速度的限制,有限元分析主要處理小規(guī)模的線性問題,很少計(jì)算類似沖壓成形的高度非線性問題。9O年代以后,隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高、使得對(duì)大型復(fù)雜非線性系統(tǒng)實(shí)施更細(xì)、更精、更快的分析成為可能。有限元軟件功能的逐漸完善,近年來發(fā)展起來的數(shù)值模擬技術(shù)從根本上解決了沖壓模擬這一塑
5、性加工領(lǐng)域的難題。國外一些世界一流的科學(xué)研究中心采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)零件、模具、沖壓工藝和材料性能之間的適應(yīng)性進(jìn)行了研究,取得了引人矚目的研究成果。國內(nèi)的上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)及一汽、二汽、上海大眾等單位在沖壓仿真與汽車板料成形性能方面進(jìn)行了研究,保證了汽車覆蓋件等復(fù)雜曲面拉深件模具的一次成功。自70年代以來, 板料成形過程</p><p> 成形過程有限元分析中的邊界條件非線性問題。隨
6、著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展,眾多融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、有限元技術(shù)和塑性成形理論的模擬軟件開始出現(xiàn), 例如PAM -STAMP、LS-DYNA3D、AUTOFORM 、OPTRIS、ABAQUS/ EXPLICIT 、DYNAFORM 等,得到了許多工業(yè)部門上的重視和應(yīng)用。美國的GM、Ford、Chrysler , 德國的大眾、奔馳,日本的豐田、三菱、日產(chǎn)等大型汽車制造公司,已開始應(yīng)用這類軟件指導(dǎo)板料成形件的開發(fā)和生產(chǎn),產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
7、我國在板料成形數(shù)值模擬方面起步較晚, 較發(fā)達(dá)國家( 美、日等) 晚了十幾年。經(jīng)過多年的發(fā)展, 我國在板料成形數(shù)值模擬方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展, 但主要集中在部分高校里, 華中理工大學(xué)[6] 針對(duì)不完全對(duì)稱盒形件的成形特點(diǎn), 開發(fā)了有限變形彈塑性薄膜有限元程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析研究。吉林工業(yè)大學(xué)采用更新的Lag rang e 法以及有限元變形虛功率增量型原理的彈塑性大變形有限元法, 研究了金屬板料成形的塑性流動(dòng)規(guī)律以及成形過程中發(fā)生的起皺、裂紋等
8、現(xiàn)象[ 7] , 首次提出了多點(diǎn)成形時(shí)非連續(xù)接觸邊界約束的處理方法, 建立了</p><p> 論文研究的內(nèi)容與方案:在本課題中,需要運(yùn)用UG軟件對(duì)燃油箱上箱部分進(jìn)行三維幾何建模,然后再導(dǎo)入Dynaform軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并進(jìn)行相關(guān)的分析。主要分以下幾個(gè)方面完成:汽車燃油箱幾何模型及有限元模型的建立:利用三維繪圖工具建立燃油箱上箱的三維模型,然后傳入Dynaform軟件進(jìn)行分析。幾何形體建立后,對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃
9、分,Dynaform軟件提供了方面的網(wǎng)絡(luò)生成工具,可以高效的對(duì)復(fù)雜的曲面進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分。燃油箱沖壓成形參數(shù)的確定:。根據(jù)模型及板材的實(shí)際情況,確定沖壓成形過程的各個(gè)參數(shù)。如壓料圈初始位置與凹模之間的距離,凸模和壓料圈的加載速度,施加的壓力大小,等等初步模擬燃油箱沖壓過程:根據(jù)確定的參數(shù),對(duì)燃油箱上箱進(jìn)行沖壓成形模擬操作。評(píng)價(jià)分析初步確定的沖壓過程的合理性:對(duì)沖壓成形模擬的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,是否造成了原材料浪費(fèi),是否有起皺和開裂,從而評(píng)
10、價(jià)該沖壓工藝是否合理。確定合理的沖壓工藝和配料大小:根據(jù)分析結(jié)果確定合理的沖壓工藝和配料大小。</p><p> 論文研究的重點(diǎn)內(nèi)容:本課題的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容是進(jìn)行燃油箱沖壓過程的模擬。燃油箱模具的工藝補(bǔ)形面是一個(gè)復(fù)雜的空間曲面。根據(jù)建立的模型和邊界條件進(jìn)行沖壓模擬,整個(gè)沖壓過程是:沖壓開始時(shí),凸模靜止不動(dòng),壓料圈以一定速度下行,將坯料壓在凹模工藝補(bǔ)形面上,然后壓邊圈停止運(yùn)動(dòng),開始施加壓力邊,最后凸模運(yùn)動(dòng),沖壓板料成
11、形。然后對(duì)應(yīng)變分布、應(yīng)力分布和板厚分布進(jìn)行分析,通過反應(yīng)出來的問題再作參數(shù)修改,直到達(dá)到最優(yōu)成形質(zhì)量的沖壓工藝。</p><p> 論文研究的總體計(jì)劃安排:4 周至 5 周, 資料檢索、外文翻譯、撰寫開題報(bào)告6 周至 7 周, 建立燃油箱幾何模型及有限元模型8 周至 9 周, 初步模擬燃油箱沖壓過程10 周至 12 周, 評(píng)價(jià)分析沖壓初步確定的沖壓過程的合理性13 周至 14 周, 確定合理的沖壓工藝及配料大小1
12、5 周至 16 周, 撰寫研究論文17周, 答辯</p><p> 主要參考文獻(xiàn):[1] Tang S C, et al. . Quasi-atatic analysis of sheet metal forming processes-a design evaluation tool [M]. J. Mater. Process. Technol., 1994, 45: 261~266.[2] Guo Y
13、Q, Bat oz J L, et al. . Finite procedures f or strain estimation of sheet met al forming parts [M]. Int. J .Num. Method s Eng., 1990, 30: 1385~1401.[3] Chou C H et al. . Analysis of sheet met al forming operation s by a
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