Введение 4
1 Анализ конструкции лонжеронов легковых автомобилей и тенденций
развития их производства 6
1.1 Обзор конструкционных особенностей лонжеронов легковых
автомобилей 6
1.2 Механические свойства материалов лонжеронов современных
легковых автомобилей 11
1.3 Упругое пружинение и методы повышения точности изготовления
лонжеронов легковых автомобилей 16
1.4 Тенденции развития производства изготовления лонжеронов легкового
автомобиля 19
2 Разработка конструкции и технологии изготовления лонжеронов в САПР 2.1 Моделирование лонжеронов легковых автомобилей в САПР 28
2.3 Методы повышения точности изготовления лонжеронов 41
2.3.1 Конструктивные способы обеспечения жесткости лонжеронов 41
2.3.2 Технологические методы обеспечения снижения пружинения 43
3 Анализ напряженного деформированного состояния заготовки при п-образной гибки 45
3.1 Особенности анализа процесса гибки 45
3.2 Методы численного анализа напряженно-деформированного состояния. 48
3.3 Анализ напряженного состояния в САЕ 51
3.4 Анализ деформированного состояния в САЕ 59
4 Моделирование в САПР технологии гибки лонжеронов и анализ точности их изготовления 63
4.1 Моделирование штамповки и анализ точности лонжерона при
свободной гибки 63
4.2 Моделирование штамповки и анализ точности лонжерона при гибки с
выталкивателем 76
4.3 Моделирование процесса гибки и анализ точности штамповки методом
планируемого эксперимента 81
4.3.1 Построение функции отклика для планируемого эксперимента без выталкивателя 81
4.3.2 Построение матрицы планируемого эксперимента для “улучшенной схемы” 89
Выводы 92
Заключение 93
Список используемых источников 94
В мире автомобильной промышленности листовая штамповка занимает одну из главных ролей. С помощью пластической деформации металла изготавливают лицевые детали автомобиля, несущий кузов или раму, а также комплектующие детали. Для повышения конкурентной способности легковых автомобилей и их модернизации инженерам-конструкторам и инженерам-технологам приходиться работать в строгих рамках стандартов и ГОСТов. Современные стандарты и ГОСТы, а также развитие автомобилестроения, требуют скорейшего и качественного внедрения новых конструкций и технологий.
Конструкцию автомобильных лонжеронов из листового металла в современных автомобилях характеризует сложная форма поверхности. Для минимизации дефектов при последующем изготовлении конструкторы используют при проектировании элементы жесткости, а технологи создают процессы штамповки с заданным напряженно-деформированным состоянием для повышения надежности и точности лонжеронов.
Для производства лонжеронов высокой точности и определенными техническими характеристиками необходимы обширные знания о влиянии комплекса конструктивных и технологических параметров. Для формирования этой базы знаний, используются натурные испытания и численное моделирование. Компьютерные симуляции, основываются на методе конечных элементов, которое позволяет наблюдать эффекты влияния изменения любого параметра процесса и конструкции лонжеронов. Результаты численного моделирования снижают время на техническую подготовку и улучшают качество продукта.
Актуальность исследования: Все большее количество листовых деталей автомобиля в том числе и лонжероны изготавливаются из труднодеформируемых сталей. Использование листовых материалов с более высокими прочностными характеристиками приводит к ряду технологических проблем: увеличение энергосиловых показателей процесса, меньший ресурс пластичности материалов, возрастание упругого пружинения и снижение точности изделий. Для изготовления изделий из труднодеформируемых материалов и снижения производственных затрат требует разработки новых методик моделирования процессов штамповки лонжеронов повышенного качества и точности. Совершенствование этапов разработки технологии и конструирования оснастки на основе методов моделирования технологических процессов изготовления лонжеронов из труднодеформируемых материалов в САПР является актуальной проблемой.
Целью работы является, разработка методики проектирования технологического процесса холодной листовой штамповки лонжеронов с минимальным значением пружинения на основе моделирования процесса штамповки п-образной гибки в САПР.
Задачи работы:
1. Анализ технологии и моделирования процессов пластической
деформации лонжеронов п- образной гибкой.
2. Разработка в САПР электронной модели лонжерона.
3. Разработка методики численного анализа напряженно- деформированного состояния при п-образном изгибе.
4. Разработка методики проектирования процессов п-образной гибки лонжеронов в САЕ на основе планируемого эксперимента.
Научная новизна: Разработка новой методики проектирования технологических процессов п-образной гибки, которая позволит производить лонжероны без геометрических дефектов.
Объект исследования: Методика анализа напряженно-деформированного состояния при п-образном изгибе и метод проектирования процесса холодной листовой штамповки лонжеронов на основе планируемого эксперимента
Предмет исследования: Производство лонжеронов высокого качества без геометрических дефектов из труднодеформируемых материалов.
1. Анализ литературных источников позволил установить, конструкции, физико-механические свойства и технологии производства лонжеронов легковых автомобилей, которые определяют их внешний вид, качество, экономичность и безопасность пассажиров.
2. Выявлено, что точность изготовления лонжеронов с помощью листовой штамповки определяется процессом пружинения, возникающим после разгрузки.
3. В процессе численных экспериментов установлено, что изменение напряженно-деформированного состояния с применением плиты выталкивателя, относительно напряженно деформированного состояния свободной п-образной гибки позволяет обеспечить однородность напряжений и деформаций в нижней полке и тем самым снизить величин угла пружинения вертикальных стенок после снятия внешних нагрузок.
4. На основании минимизации величины угла пружинения установлена величина оптимального захода пуансона при п-образной гибке, которая составляет 40... 50% высоты вертикальных стенок.
5. Разработана методика проектирования процессов п-образной гибки лонжеронов из труднодеформируемых материалов в САПР на основе двухфакторного планируемого эксперимента.
6. Разработана методика, позволяющая анализировать напряженно- деформированное состояние по семи слоям и строить эпюры напряжений.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
