先進高強度鋼衝壓零件表面鼓包形成機理和預測研究

《先進高強度鋼衝壓零件表面鼓包形成機理和預測研究》是依託湖南大學，由劉迪輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：先進高強度鋼衝壓零件表面鼓包形成機理和預測研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉迪輝
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

車身外覆蓋件出現表面鼓包問題會顯著降低衝壓件表面質量。採用高強度鋼的車身零件後表面鼓包質量問題更加突出。衝壓、裝配、烘烤過程中都可能出現表面鼓包問題。現在還沒有預示衝壓零件表面鼓包位置和風險的方法。本項目擬研究高強度鋼衝壓零件表面鼓包發生機理和預示方法，用於分析零件衝壓、裝配或烘烤後零件發生鼓包的位置及其風險。首先需要採用試驗研究，分析表面鼓包發生的機理，取得各種預應變下材料發生起皺的極限應力；然後，建立起皺極限應力的數學分析模型，在該模型中考慮零件的幾何形狀、預應變、平面雙向應力比值和材料力學性能等。其次，基於該數學分析模型，提出一種高強度鋼衝壓零件表面鼓包的預測方法。最後，對提出方法進行驗證，並預測裝配、烘烤後出現表面鼓包的部位和風險。如果本項目研究成功，將可以指導高強度鋼車身零件的幾何型面設計、衝壓工藝設計和模具設計，還可對車身結構設計、裝配設計等有一定的指導意義。

結題摘要

調查顯示，車身外覆蓋件表面鼓包問題在一些國內自主品牌汽車企業出現，如夏天車身側圍加油口附近出現鼓包、側圍在塗裝工序中烘烤後出現鼓包、車身衝壓件上出現圓幣型鼓包等，這些問題困擾著汽車企業。導致鼓包現象出現的機理是首先需要解決的問題。通過試驗和理論分析揭示了溫度對面畸變的影響悼戲榜機理，隨著溫度升高，材料的彈性模量和屈服應力都有下降，這樣板料更容易出現壓縮失穩，出現鼓包。在車身前期設計中應該考慮溫度影響，可能需要增加零件型面的剛性。某些鼓包實際上是板料離開模具接觸面後回彈所產生的由於零件衝壓後的應力釋放，導致某些部位在接觸去掉以後零件出現鼓包。提出了雙向壓縮試驗的試驗方法，開發了一套雙向壓縮試驗的夾具，結合試驗和仿真研究，分析了面內壓縮應力對鼓包的影響。提出了模具與板料之間可能形成封閉空間，這些封閉空間在體積縮小時會出現溫度升高、壓力增大，導致板料上出現圓幣形鼓包。為了準確預測表面鼓包問題，需要準確的材料參數。開發了一套拉伸和壓縮試驗夾具，求得了包辛格效應的材料參數，試驗中發現，材料在反向載入是很容易發生屈服，這是導致反向載入時材料很容易出現局部鼓包的原因。提出了一種光學方法獲取應變的方法，開發了相應的軟體。把這種方法套用於試件在溫度控制的水中，測量材料在較高溫度下的力學性能參數。實際生產中出現衝壓件產品質量問題，總是匙舉重通過調整模具間隙、局部修改模具型面來處理各種成形質量問題，包括開裂、回彈、起皺和面畸變等。提出了在仿真中顯示板料與模具之間實芝企重民際局部間隙的方法，申請並獲得了專利。提出了一種基於位移感測器監控照盼膠模具間隙的方法，開展了試驗並驗證了這種方法的可行性。模具在成形中由於成形力變化，可能導致模具變形或偏移，導致間隙改變擔立尋槓，特別提出了模具壓力中心的確定方法，這種方法確定的壓力中心能減少模具的變形或偏移。本項目提出新的面畸變產生機理可以解釋車身表面鼓包問題，提出的材料試驗方照促膠法和獲取的參數是準確預測車身表面鼓包的基礎。模具間隙檢查與控制方法的研究，可減少在生產中表面鼓包問題的發生。這些簽膠研究成果對國內外覆蓋件模具的設計製造、提高外覆蓋件表面質量有重要意義。