Solidworks矩形拼焊件拉深成形有限元分析与工艺研究(2)
4.7 矩形拼焊件拉深成形的多因素正交试验 34
结论 41
致谢 42
参考文献 43
附录A 正交试验成形极限图 45
附录B 最小焊缝偏移数值图 46
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在目前的工业生产中，板料冲压成形得到了很广泛的应用。与传统的切削加工等生产方法相比，板料冲压成形不仅有较高的材料利用率，还能够获得更高的生产效率。
电子电器、造船、日用五金、汽车、航空航天、国防等工业领域广泛应用冲压成形技术。尤其在汽车制造领域中，目前绝大部分车身零部件均采用金属板料冲压成形技术进行实际生产，以满足汽车车身零部件的高精度要求和大批量生产；而传统汽车零部件生产中一般是先将不同的坯料冲压成零件后，再通过铆焊或点焊连接成整体部件；而该方式很容易造成焊接变形和产生焊接残余应力，严重影响零件的刚度，难以保证质量；为了改善汽车整体零部件的性能和质量，采用拼焊板成形技术，是行之有效的方法［1-2］。由于现代汽车制造业正在向轻量化，绿色制造趋势发展，在汽车零部件中采用拼焊冲压成形工艺得到空前的发展。
在汽车制造领域利用拼焊板冲压成形技术，有许多明显的优势：
①可以很好地改善零部件的装配精度，提高车辆的结构完整性和整体刚度；
②能够较好地满足汽车各部位的复杂零件对不同涂层、厚度、性能、材料等的要求；
③降低整车质量，可以生产性能卓越、安全环保型的低耗能汽车；
④可以大幅度减少材料的损耗、减少需要模具的数目。
大量的研究已经表明，与单一钢板材相比， 拼焊板的延伸率和硬化指数减小，抗拉强度和屈服强度增加，从而使得冲压成形性能降低，在冲压成形中发生一些如焊缝移动、起皱、破裂、回弹等问题［3］。
本课题针对拼焊板拉深成形中的常见问题，选取了简单的非轴对称件—矩形拼焊件作为研究内容。初步明确影响拼焊板冲压成形的主要变化因素包括：板厚比、凸模圆角半径及转角半径、压边力、凹模圆角半径、焊缝位置等，然后运用Dynaform软件对影响拼焊板拉深成形的单因素进行仿真。通过对仿真数据结果的研究分析，寻求这些因素对矩形拼焊件拉深成形的影响规律，再然后利用正交试验的方法找寻出各影响因素在矩形拼焊件拉深成形中的较优水平组合。利用仿真试验，不仅能够减少试模时间，提高优化设计工艺参数的效率，还降低了生产所需的成本，并且能够为以后较为复杂的拼焊件冲压成形的工艺参数的设定的优化提供了指导方向和基本的研究方法。
1.2 拼焊板国内外研究现状
1.3 主要研究内容及目标
该课题选用的研究起点为简单的非轴对称件—矩形拼焊件。在理论分析的基础上，初步确定有限元仿真试验的基本参数。然后通过仿真试验寻求一组较为理想的参数，并在该组参数的基础上进行可能影响矩形拼焊件拉深成形性能的单因素试验的仿真分析。通过对拉深成形的FLD图、最小应力、最大应力、最大增厚率、最大减薄率及最小焊缝偏移量的分析，探究矩形拼焊件在拉深成形过程中的成形情况。对矩形拼焊件成形过程中的主要缺陷：破裂、起皱、焊缝偏移提出其控制方法。最后，利用正交试验，提出一组矩形拼焊件拉深成形的最优试验方案。
该课题需要达到的目标为：
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