汽车车身冲压工艺与模具关键技术研究

介绍了作者在汽车车身冲压工艺与模具关键技术研究方面的重要进展,主要包括斜拉延筋工艺方案,模块化模具设计技术和快速模具制造技术等。斜拉延筋工艺方案使拉延筋不仅具有控制材料流动阻力的功能,还有引导材料按期望的方向流动的功能,从而能有效地消除拉延成形中的起皱和拉裂。模块化模具设计技术将车身零件根据其结构特征进行分类,然后对同类零件的模具进行模块化分解,并建立相应的模块化设计数据库以提高设计效率,同时为设计制造过程的并行化提供便利。快速模具制造技术则以CAD/CAM技术为基础,将大型汽车车身模具分成平面组件和曲面组件,并采用专用装备实现这些组件的快速制造,然后用专用装备实现模具组件的组焊。工程应用实例表明,上述技术的综合运用可显著缩短汽车车身模具设计制造的周期,降低成本,并保证中小批量生产的品质要求。     

空间直线度误差评定的LSABC算法研究

 空间直线度误差是最复杂的形位误差之一,其评定算法一直处于探索之中．针对在坐标测量机CMM上测得的空间直线度误差测点集,为提高形位误差的评定精度,提出了基于测点集中心的最小二乘算法( LSABC算法),根据误差理论和最小二乘原理,开发了LSABC算法的数学模型．并利用UG/GRIP语言对该算法编制了计算机程序,进行了数字实验验证．数字实验结果表明,该算法比传统的最小二乘算法(LSM)和其他多种算法具有更高的正确度．     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料热模压成型工艺的研究

为了提高LGFRP模压制品的基本力学性能及其性能的稳定性,把热模压成型过程细分为预热工序、模压工序和成型操作三个部分,分别对应片材加热温度、保温时间、成型压力、模具温度、保压时间、坯料转移时间以及模压排气次数七个热模压成型工艺参数,运用正交试验和单因素试验方法,分析和讨论了各工艺参数对LGFRP复合材料热模压件力学性能的影响,并优化出了较佳的工艺参数组合。结果表明,工艺参数对力学性能的影响度大小受工艺条件的影响,并且细化成型工艺可提高LGFRP热模压制品的力学性能与热模压工艺的稳定性。     

三角形网格模型上刀触点的加权补偿法矢量计算方法

研究面向三角形网格曲面数控加工刀位点的计算方法,提出了一种用于精确计算网格曲面上刀触点法矢量的方法。该方法引入了包含网格模型上刀触点所在区域附近的网格顶点的法矢量信息的加权补偿矢量及渐变影响函数,通过非线性插值三角形顶点处的法矢量得到位于网格模型上各刀触点的法矢量,使之更加接近理论参数曲面相应位置的法矢量。实例计算和误差分析表明,该方法可以有效地提高网格曲面上刀触点处法矢量的计算精度,对提高刀具轨迹上相应刀位点的位置精度和基于三角形网格曲面的数控加工精度有积极意义。      

冲压成形中凹模入口角曲线优化

冲压成形时,凹模入口角的形状对模具与工件之间的摩擦、冲压件表面质量以及模具使用寿命均有着重要的影响。为能获得最优的凹模入口角,提出了采用三次样条曲线作为凹模入口角曲线的新工艺方法。以板料与凹模入口角处的摩擦力做功为研究对象,基于响应面和试验设计方法,在满足成形质量前提下,优化凹模入口角曲线。结果表明:采用优化后的三次样条曲线进行凹模入口角设计,可以减小凹模入口角处的摩擦力做功,且摩擦力做功分布较均匀;可延长模具使用寿命,并可以提高工件表面质量。     

织物纤维干湿态压缩成型特性

对干态和湿态两种工况下的碳纤维和玻璃纤维织物进行了压缩成型特性实验,利用黏弹性理论模型,分析了上述两种工况下压缩、应力松弛和回弹阶段的黏弹性曲线和黏弹性模型参数。通过分析两种工况下织物纱线压缩成型3个阶段的变形机制,阐述了产生上述差异的原因。结果表明,对于织物压缩阶段,当达到相同的最大成型压力时,湿态织物的成型厚度比干态的成型厚度略大。湿态织物的压缩时间比干态的压缩时间短,且织物规格越小,相差时间越少。湿态织物压缩阶段的时间常数小于干态织物对应值。对于织物应力松弛和回弹阶段,介质较少渗入织物间隙,织物变形过程基本相同,织物在两种工况下的成型厚度差值与回弹厚度差值十分接近。因此,湿态下织物的回弹厚度比干态下的回弹厚度略大。应力松弛和回弹阶段的时间常数基本相同。上述研究结果对纤维增强树脂基复合材料的成型工艺具有了一定的指导意义。      

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

基于孔隙控制的车身结构树脂传递模塑成型工艺设计

以典型车身结构B柱为研究对象,结合实验与仿真分析研究其树脂传递模塑(RTM)工艺的优化设计方法。研究了通过注射方式的优化控制树脂流动前沿,从而达到降低制件孔隙率和保证制件质量的目的。首先通过自制的变厚度渗透率测试模具获取所选用织物的渗透率,之后通过真空辅助RTM实验与对应模拟仿真进行对比分析来验证所采用仿真方法与渗透率数据的可靠性。最后结合充模周期与孔隙率控制理论对RTM工艺注射口分布及注射方式进行优化设计。结果表明,针对所选定车身结构,优化速率注射方式所获得的制件孔隙率最低,但充模周期较长,而基于双点注射的恒流量注射方式能较好地兼顾充模周期与制件孔隙率的要求。     

玻纤增强聚丙烯复合材料的应变率敏感特性

采用层合热压实验法将玻璃纤维基毡与聚丙烯薄膜复合制成不同玻纤含量的玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合板材,在不同的加载速率下进行拉伸测试,研究GF/PP复合材料的应变率敏感特性,分析Burgers模型对该材料本构关系拟合预测的可行性。结果表明:GF/PP复合材料在低应变率范围内对应变率是敏感的,随应变率的增加,其断裂应力和抗拉强度增大;随玻璃纤维含量的增加,其所对应的应变率效应反而有所下降。同时,Burgers模型能够有效地拟合预测出该材料的拉伸应力-应变曲线,与实验曲线相比,进一步验证了GF/PP复合材料的应变率敏感特性及其变化趋势。     

薄壁管抗撞性能的多目标结构优化

以交通工具中部分锥形薄壁方管的安全装置作为研究对象,建立以薄壁管在碰撞过程中吸收能量最大化,比吸能最大化和初始碰撞力峰值最小化为多目标的优化问题.用锥形部分的几何参数作为设计变量,在保证不降低薄壁管吸能能力的情况下,通过对其结构的优化达到初始碰撞力峰值最小化的目的.论文采用有限元软件LS-DYNA得到不同几何参数模型的碰撞信息,用响应面法构造近似函数,同时引入权系数以表征各个目标在优化问题中的重要程度,并采用理想点法求解多目标优化问题,分析了锥形薄壁方管各几何参数对结构的能量吸收、比吸能和初始碰撞力峰值的影响,最终得到了给定权系数下的最优模型.