Введение 4
Глава 1 Анализ технологичности изделия и методов моделирования штамповки 7
1.1 Классификация изделия по геометрическим и технологическим признакам 7
1.2 Анализ свойства высокопрочных материалов 10
1.3 Анализ технологичности изделия 19
1.4 Обзор программного обеспечения моделирования техпроцессов изготовления изделий типа лонжерон 21
1.4.1 Системы для моделирования геометрии - CAD-системы 21
1.4.2 Системы для моделирования техпроцесса -CAE-системы 26
1.5 Выводы 31
Глава 2 Моделирование конструкции лонжерона и техпроцесса изготовления детали в CAD и САЕ системах 32
2.1 Разработка электронной модели изделия 32
2.2 Разработка методики проектирования и моделирования техпроцесса в AutoF orm R7 Plus 35
2.3 Определение ресурса пластичности изготовления детали из высокопрочных материалов в AutoF orm R7 Plus 48
2.3.1 Виды разрушения 48
2.3.2 Методы определения пластичности в ПО AutoForm 50
2.4 Исследование процесса штамповки детали в постпроцессоре 63
2.5 Выводы 64
Глава 3 Разработка методов повышения точности изготовления лонжеронов из высокопрочных материалов в САЕ-системе 65
3.1 Анализ методов повышения точности изготовления деталей получаемых гибкой и вытяжкой 65
3.2 Исследование влияния параметров техпроцесса на пружинение детали лонжерон 68
3.3 Разработка методов компенсации пружинения в AutoForm 80
3.4 Выводы 83
Заключение 84
Список используемых источников 86
В современном автомобилестроении листовая штамповка является ведущим методом обработки материалов давлением. В связи с увеличением количества моделей выпускаемых автомобилей, геометрической сложностью штампуемых деталей и все более широким применением высокопрочных сталей и алюминия технологические процессы листовой штамповки становятся все более и более сложными. За счет сложности растет время разработки технологического процесса и времени на получение точной детали. С такой проблемой сталкиваются при производстве кузовных усилителей - лонжеронов.
При постоянно растущей конкуренции на глобальном рынке, задачей производителей автокомпонентов является выпуск высококачественных штампованных деталей с использованием современных технологий, позволяющих делать это в максимально короткие сроки.
Для решения этой задачи используется инновационный подход для систематического улучшения технологических процессов листовой штамповки на основе САЕ-анализа.
Этот подход позволяет инженерам осуществлять систематическое улучшение технологических процессов листовой штамповки на самых ранних стадиях проектирования. При этом происходит варьирование технологических параметров, а инженер оценивает интересующие его показатели качества штампуемой детали. Такими показателями качества могут быть одна или несколько выходных переменных моделирования, например, переменные, характеризующие наличие/отсутствие разрывов, наличие/отсутствие складок или количество пластической деформации материала штампуемой детали.
Таким образом, на ранней стадии проектирования определяются технологические параметры, которые оказывают наибольшее влияние на штампуемость детали. Инженер может произвести необходимые корректировки технологических параметров и, используя IT технологии оценить, как это повлияет на штампуемость детали в целом.
Актуальность работы заключается в том, что из-за роста требований по экономии топлива за счет уменьшения веса и безопасности эксплуатации автомобиля в конструкции используются высокопрочные стали. При большом количестве преимуществ основными недостатками таких сталей является низкий показатель штампуемости и появление упругого пружинения вследствие больших остаточных напряжений в слоях материала. Результат - низкая точность изделий получаемых из высокопрочных материалов.
Цель работы: Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки детали типа «Лонжерон» из высокопрочной HSLA -стали в САЕ-системе.
Объект исследования: процесс пружинения, которой возникает при получении детали вытяжкой и гибкой.
Предмет исследования: Параметры процессов вытяжки и гибки. Условия формоизменения, влияющие на точность деталей после снятия нагрузки. В частности, напряженно-деформированное состояние и основные геометрические характеристики получаемых деталей с учетом пружинения, а также влияние усилия прижима.
Задачи:
1. Выполнить анализ свойств и характеристик материала.
2. Разработать электронную модель детали типа лонжерон
3. Разработать методики моделирования техпроцесса в «AutoForm»
4. Исследовать влияние параметров техпроцесса на пружинение детали типа лонжерон в AutoForm R7 Plus
5. Разработать методы компенсации пружинения в AutoForm R7 Plus
Научная новизна: Разработка методики проектирования и моделирования техпроцесса в программном обеспечении AutoForm R7 Plus.
Практическая значимость: Снижение брака при изготовлении деталей типа «Лонжерон» из стали HSS.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач работы; разработке методики работы в AutoForm R7 Plus.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав с заключением, списком литературы, включающим 30 наименований. Основная часть работы изложена на 88 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка и 6 таблиц.
В исследовании рассматривалось возникающее в процессе гибки и вытяжки пружинение. На основе этих исследований:
1. Установлено, что конструкция деталей автомобиля «Лонжерон» может быть составной и цельной (изготавливаются штамповкой путем или фрезерованием - выглядит как цельная деталь). Показано, что составная деталь должна привариваться к смежной части. Она изготавливается из высокопрочных материалов и служит усилителем кузова легкового автомобиля.
2. Выявлено, что сталь HSLA наиболее пригодна для изготовления лонжеронов потому, что стали HSLA имеют низкое содержание углерода (от 0,05 до -0,25% C) и содержание марганца до 2,0%, что гарантирует отличную штампуемость, свариваемость и коррозионную стойкость.
3. Произведена оценка технологичности детали лонжерон Установлено, что форма детали ассиметрична, процессы вытяжки и гибки происходят с перетягиванием металла, что приводит к необходимости расширения контура заготовки и применения дополнительной операции обрезки.
4. Установлены методы повышения точности изготовления изделий полученных штамповкой. Показано, что они подразделяются на три группы:
• повышения жесткости конструкции за счет изменения геометрии изделия
• повышения однородности напряженно-деформированного состояния при деформировании изделия
• компенсации дефектов пружинения за счет дополнительного деформирования
5. Выявлено что величина усилия пружинения неоднозначно влияет на значение пружинения. Установлено, что получения детали «Лонжерон» при давлении прижима 5 МПА наблюдается максимальной смещение фланца изделия. При увеличении и уменьшении давлении пружинения пружинение уменьшается.
6. Получены эпюры остаточных напряжений в верхнем, среднем и нижнем слоях в «опасном» сечении.
7. Показаны методы компенсации пружинения в AutoForm.
