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随着生态环境和能源问题的愈加严峻,低碳经济发展已经成为了大趋势,对于汽车行业,减轻汽车重量、减少碳排放量显得尤为重要。而采用拼焊板技术可以减轻车身重量并增加安全性,但由于拼焊板的成形性能与普通钢板不同,传统的成形工艺已不再适用。国内外多数学者提出通过合理设置焊缝线初始位置、板料厚度比,采用变压边力、热成形和液压成形等技术来提高拼焊板的成形性能。本文以典型的拼焊板盒形件为研究对象,利用有限元仿真软件Dynaform对材料为ST06Z的差厚拼焊板盒形件的拉深成形过程进行有限元数值仿真研究,提出了随行程变化的变压边力和可控拉深筋技术,来提高拼焊板的成形质量。本文的主要研究内容如下:1、基于台阶式分块压边圈和变压边力优化拼焊板盒形件拉深成形的成形质量。首先,分析了压边力加载形式对焊缝移动量和减薄率的影响规律,设计了多种方案进行有限元数值仿真,由仿真结果对比分析得出,压边力的大小可以有效控制板料流动,从而控制焊缝移动和减薄率。当F_b(29)F _h(_bF为拼焊板薄板侧所受压边力,_hF为厚板侧所受压边力)时,薄板侧法兰区域所承受的压力较大,能够控制薄板侧金属流入凹模内,而厚板侧所受压力较小,有利于板料金属流入,因而能够减小焊缝由薄板侧向厚板侧移动。然后,综合考虑焊缝移动和减薄率,得出当采用F_b=100~25KN,F_h=25KN的压边力加载方式时成形结果较好。其次,在上述得出的较好压边力加载方式的基础上,进一步提高盒形件拉深成形的成形质量。设置厚板侧压边力为25KN恒定不变,将薄板侧冲压行程分为5个阶段,绘制成一条变压边力加载曲线。以该曲线的相关参数作为输入变量,以评价盒形件成形质量的指标(焊缝移动量、减薄率和增厚率)为输出变量,利用正交试验进行抽样,然后用Dynaform仿真软件进行仿真获得训练样本,建立随行程变化的变压边力与成形质量之间的BP神经网络预测模型。再利用遗传算法寻找最优解,获得拼焊板盒形件最佳成形情况下的变压边力加载曲线,并进行数值仿真验证。最后通过与恒定压边力成形仿真结果进行比较,说明优化后的变压边力能够提高成形质量。2、采用高度可控拉深筋技术提高拼焊板盒形件拉深成形成形质量的研究。首先,利用冲压成形有限元仿真分析,研究拉深筋结构参数对拼焊板盒形件拉深成形焊缝移动量的影响规律,分析结果表明拉深筋高度影响最大。同时拉深筋高度在成形过程中更容易控制,在调节阻力方面更为方便,因此选择进行高度可控拉深筋的研究,通过实时调节拉深筋高度来改变拼焊板拉深成形过程中的拉深阻力,实现提高拼焊板成形性能的目的。然后,建立了拼焊板盒形件可控拉深筋拉深成形的有限元模型,设计随行程变化的拉深筋运动曲线,建立拉深筋运动曲线与拼焊板盒形件成形质量(最大焊缝移动量和减薄率)之间的BP神经网络预测模型,然后用遗传算法寻优,得到最优随行程变化的拉深筋运动曲线,使焊缝移动和减薄率达到最优值,然后将优化后的可控拉深筋运动曲线输入到Dynaform中,对网络预测结果进行验证。最后将优化后的仿真结果与采用固定拉深筋仿真结果进行对比,结果表明采用可控拉深筋能够进一步改善成形件的成形质量。3、变压边力和可控拉深筋技术在实际汽车覆盖件拉深成形中的应用。将本文提出的随行程变化的变压边力和可控拉深筋技术应用在拼焊板制车门内板的拉深成形上,选择与盒形件拉深成形毛坯材料相同的拼焊板,通过数值仿真结果分析得到:采用优化后的变压边力和可控拉深筋能够提高车门内板的成形性,在保证零件成形时不发生起皱和破裂下,焊缝移动量达到最小。