汽车燃油箱内胆冲压工艺分析及过程数值模拟(附件)【字数：16049】
摘 要摘 要随着汽车行业的不断发展，人们对于汽车的需求逐渐增加，所以汽车制造业的竞争也变得激烈。因此，为了提高生产效率，改善汽车零件的成形质量，现在都开始使用数值模拟软件来对生产工艺进行模拟，从而可以提前预测成形的质量，这样就可以更好的对工艺设计进行调整来缩短生产周期。本文就是以汽车燃油箱内胆为模型，通过使用Dynaform有限元模拟软件对汽车燃油箱冲压成形工艺进行数值模拟。根据模拟结果来分析压边力、拉延筋、坯料的形状及尺寸和冲压速度等对冲压零件成形质量的影响。通过观察成形极限图和厚度变化分布图，可以得到相对合理的参数来改善成形质量。研究表明，在选择压边力的时候要考虑在没有破裂这一缺陷的同时尽可能的减少起皱。拉延筋也是不可或缺的而且也要根据实际情况选择合适的拉延筋。除此之外，坯料的形状及尺寸和冲压速度都有一些影响，要求在实际生产过程中合理选择这些参数。而在模拟软件上可以进行模拟得到较为合理的参数对实际生产提供数据参考，从而缩短生产周期，提高生产效率。关键词燃油箱；冲压；数值模拟；Dynaform；有限元
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和实际意义 1
1.2 冲压工艺研究概述 1
1.2.1 冲压工艺介绍及特点 1
1.2.2 板料冲压的基本工序 2
1.2.3 冲压成形的缺陷 2
1.3 有限元数值模拟技术的研究及发展现状概述 3
1.4 有限元数值模拟理论 4
1.4.1 模型的建立 4
1.4.2 有限元计算方法 4
1.4.3 屈服准则的运用 5
1.5 数值模拟研究中的问题 6
1.5.1 多工序的模拟研究 6
1.5.2 计算速度和精度的问题 6
1.6 本文的研究内容及目的 6
第二章 模拟方法和过程 8
2.1 Dyanform软件介绍 8
2.2 Dynaform软件的优点 10
2.3 Dynaform软件的功能介绍 10
2.3.1 坯料工程（BSE）模块 10
2.3.2 成形仿真（FS）模块 10
2.3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3 模面工程（DFE）模块 11
2.4 有限元模拟 11
2.5 材料库介绍 13
2.6 冲压成形数值模拟的对象 13
2.7 数值模拟过程 13
2.7.1 模型的导入 13
2.7.2 创建零件“PART”单元模型 14
2.7.3 创建零件“PART”及板料轮廓线并进行网格划分 14
2.7.4 网格检查与修补 16
2.7.5 创建并定义零件“DIE”、毛坯“BLANK”、压边圈“BINDER” 17
2.7.6 调整零件的冲压方向 18
2.7.7 定义所需工具及相关工艺参数的设置 19
2.7.8 提交LSDYNA进行求解计算 21
2.8 后处理 22
第三章 模拟结果与冲压工艺分析 23
3.1 成形极限分析 23
3.2 厚度变化分析 23
3.3 影响冲压成形因素分析 24
3.3.1 压边力大小的影响 24
3.3.2 拉延筋的影响 27
3.3.3 坯料的形状的影响 28
3.3.4 冲压速度的影响 30
3.4冲压工艺分析 31
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 研究背景和实际意义
汽车的燃油箱是汽车燃油供给系统中非常重要的一个零件，所以对于其性能要求是很严格的。随着国内外汽车行业的，特别是小轿车产业的竞争逐渐加剧。因为，传统的汽车燃油箱的生产是一个相当复杂的过程，从定性到批量生产往往需要一个很长的生产周期，造成大量的人力、物力及时间上的浪费。而且随着汽车车型推出的速度不断加快，传统的生产工艺已经很难满足现代市场的需求。因此，为了不断提高产品质量及缩短新车的上市频率，我们需要对汽车燃油箱的生产工艺进行数值模拟来找到适当的工艺参数，从而改善生产周期。
本课题主要是通过现代CAD/CAE等技术对汽车的燃油箱的结构进行设计分析，然后利用板料成型有限元模拟技术，运用Dynaform软件对汽车燃油箱进行冲压工艺的数值模拟，对其成形的质量进行控制及研究。这对于汽车行业缩短生产周期，提高生产质量及快速的适应市场变化的需求起到很大的作用。与此同时，我们在进行研究时所涉及到的一些冲压变形及成型理论应用也具有一定的实际意义。
1.2 冲压工艺研究概述
1.2.1 冲压工艺介绍及特点
冲压工艺是使板料经分开或成形而得到制件的工艺称为冲压[2]。由于冲压大多数是在常温的条件下进行的，所以我们一般常将其称为冷冲压。
板料冲压成形是一项成熟的工艺，因此现代生产的方方面面都有所涉及。其中应用最广泛的是汽车行业。此外在家电、工业仪器等领域都具有重要应用的价值。
板料冲压具有下列的特点：
1)板料冲压能够得到形状复杂的零件，而且可以减少材料的浪费；2)冲压件的尺寸精度比较高，外表的粗糙度低，能满足一般装配要求；3)能够得到强度高、刚性好、质量轻的冲压件；4)冲压操作容易，整个工艺便于进行机械化、自动化，生产率高；然而冲模制作过程繁琐，要求高。所以，这种工艺手段用于大批量制造时才能降低冲压产品的花费[21]。
板料冲压所利用的原材料一般是塑性较好的低碳非合金钢、塑性高的合金钢、铜合金、铝合金等的薄板料或条带料[19]。实际生产中，板料冲压所使用的设施主要是剪床和冲床。剪床是用来把板料剪切成所需求宽度的条料，以便于冲压工序的操作。冲床是用来实现冲压加工。
1.2.2 板料冲压的基本工序
板料冲压的基本工序可以分为分离工序和变形工序两大类[2]。
分离工序
分离工序是将坯料的一部分和另一部分分开的工序。而分离工序还包括剪切、冲孔、修整等工序[3]。
（二）变形工序
变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不破裂的工序，包括弯曲、拉深、翻遍、成形等[3]。
（1）弯曲：将坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序叫弯曲。通常来说，塑性较好的材料，那么弯曲半径就能小一些。弯曲时还要尽量的将弯曲线与坯料纤维方向相垂直。弯曲的角度要尽量的比成品小，这时坯料会产生回弹现象，这主要是由于坯料弯曲后有弹性变形而后又会将外力去除。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和实际意义 1
1.2 冲压工艺研究概述 1
1.2.1 冲压工艺介绍及特点 1
1.2.2 板料冲压的基本工序 2
1.2.3 冲压成形的缺陷 2
1.3 有限元数值模拟技术的研究及发展现状概述 3
1.4 有限元数值模拟理论 4
1.4.1 模型的建立 4
1.4.2 有限元计算方法 4
1.4.3 屈服准则的运用 5
1.5 数值模拟研究中的问题 6
1.5.1 多工序的模拟研究 6
1.5.2 计算速度和精度的问题 6
1.6 本文的研究内容及目的 6
第二章 模拟方法和过程 8
2.1 Dyanform软件介绍 8
2.2 Dynaform软件的优点 10
2.3 Dynaform软件的功能介绍 10
2.3.1 坯料工程（BSE）模块 10
2.3.2 成形仿真（FS）模块 10
2.3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3 模面工程（DFE）模块 11
2.4 有限元模拟 11
2.5 材料库介绍 13
2.6 冲压成形数值模拟的对象 13
2.7 数值模拟过程 13
2.7.1 模型的导入 13
2.7.2 创建零件“PART”单元模型 14
2.7.3 创建零件“PART”及板料轮廓线并进行网格划分 14
2.7.4 网格检查与修补 16
2.7.5 创建并定义零件“DIE”、毛坯“BLANK”、压边圈“BINDER” 17
2.7.6 调整零件的冲压方向 18
2.7.7 定义所需工具及相关工艺参数的设置 19
2.7.8 提交LSDYNA进行求解计算 21
2.8 后处理 22
第三章 模拟结果与冲压工艺分析 23
3.1 成形极限分析 23
3.2 厚度变化分析 23
3.3 影响冲压成形因素分析 24
3.3.1 压边力大小的影响 24
3.3.2 拉延筋的影响 27
3.3.3 坯料的形状的影响 28
3.3.4 冲压速度的影响 30
3.4冲压工艺分析 31
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 研究背景和实际意义
汽车的燃油箱是汽车燃油供给系统中非常重要的一个零件，所以对于其性能要求是很严格的。随着国内外汽车行业的，特别是小轿车产业的竞争逐渐加剧。因为，传统的汽车燃油箱的生产是一个相当复杂的过程，从定性到批量生产往往需要一个很长的生产周期，造成大量的人力、物力及时间上的浪费。而且随着汽车车型推出的速度不断加快，传统的生产工艺已经很难满足现代市场的需求。因此，为了不断提高产品质量及缩短新车的上市频率，我们需要对汽车燃油箱的生产工艺进行数值模拟来找到适当的工艺参数，从而改善生产周期。
本课题主要是通过现代CAD/CAE等技术对汽车的燃油箱的结构进行设计分析，然后利用板料成型有限元模拟技术，运用Dynaform软件对汽车燃油箱进行冲压工艺的数值模拟，对其成形的质量进行控制及研究。这对于汽车行业缩短生产周期，提高生产质量及快速的适应市场变化的需求起到很大的作用。与此同时，我们在进行研究时所涉及到的一些冲压变形及成型理论应用也具有一定的实际意义。
1.2 冲压工艺研究概述
1.2.1 冲压工艺介绍及特点
冲压工艺是使板料经分开或成形而得到制件的工艺称为冲压[2]。由于冲压大多数是在常温的条件下进行的，所以我们一般常将其称为冷冲压。
板料冲压成形是一项成熟的工艺，因此现代生产的方方面面都有所涉及。其中应用最广泛的是汽车行业。此外在家电、工业仪器等领域都具有重要应用的价值。
板料冲压具有下列的特点：
1)板料冲压能够得到形状复杂的零件，而且可以减少材料的浪费；2)冲压件的尺寸精度比较高，外表的粗糙度低，能满足一般装配要求；3)能够得到强度高、刚性好、质量轻的冲压件；4)冲压操作容易，整个工艺便于进行机械化、自动化，生产率高；然而冲模制作过程繁琐，要求高。所以，这种工艺手段用于大批量制造时才能降低冲压产品的花费[21]。
板料冲压所利用的原材料一般是塑性较好的低碳非合金钢、塑性高的合金钢、铜合金、铝合金等的薄板料或条带料[19]。实际生产中，板料冲压所使用的设施主要是剪床和冲床。剪床是用来把板料剪切成所需求宽度的条料，以便于冲压工序的操作。冲床是用来实现冲压加工。
1.2.2 板料冲压的基本工序
板料冲压的基本工序可以分为分离工序和变形工序两大类[2]。
分离工序
分离工序是将坯料的一部分和另一部分分开的工序。而分离工序还包括剪切、冲孔、修整等工序[3]。
（二）变形工序
变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不破裂的工序，包括弯曲、拉深、翻遍、成形等[3]。
（1）弯曲：将坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序叫弯曲。通常来说，塑性较好的材料，那么弯曲半径就能小一些。弯曲时还要尽量的将弯曲线与坯料纤维方向相垂直。弯曲的角度要尽量的比成品小，这时坯料会产生回弹现象，这主要是由于坯料弯曲后有弹性变形而后又会将外力去除。
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