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摘要

论文题目：某车型汽车顶盖冲压成形及抗外压能力的研究

专业：材料加工工程

指导教师：付文智教授

随着全球科技快速发展，汽车工业已经成为许多国家认定的国民经济产业支柱，

随之也刺激了各个车辆企业之间的竞争。如何提高新款车型的零件质量，尽可能的缩

短研究与生产周期，成为在众多同类竞争者中取得优势的关键。大量研究表明，有限元

技术的发展与应用为汽车制造行业提供了更加便捷的途径。在汽车覆盖件的生产过程

中应用有限元数值模拟技术，能大大减少生产产品过程中修改模具次数，生产周期得

到缩短，人力物力成本降低。此外，有限元技术可以预测汽车覆盖件的缺陷，节省研发

人员的时间精力，并为其提供优化的依据，使零件品质提高。覆盖件多由复杂自由曲面

组成，其成形过程是一个复杂的变形过程，受到各种工艺因素的影响，在冲压生产中，

常常出现一些表面缺陷，如凹陷、破裂等。一旦出现缺陷，就要耗费大量时间返修。传

统试模方法效率较低，在生产前对覆盖件进行成形过程仿真计算分析，预测可能发生

缺陷并得到最佳工艺参数，对于生产成本的节省尤为重要。

本文首先对数值模拟技术应用于汽车覆盖件的研究进展进行了介绍，阐述了覆盖

件成形与其抗外压能力的相关原理与数值计算的有限元理论，简单介绍了应用的有限

元分析软件。并以某车型汽车顶盖件为例，利用三维造型软件建立了冲压模具的三维

模型，并建立了汽车顶盖件冲压成形的仿真模型，讨论了成形过程所涉及的几何模型、

材料模型、接触与摩擦类型、边界条件、单元类型与网格划分等条件。并采用了考虑冲

压回程部分的分析方法来模拟回弹过程，为覆盖件成形分析做前期准备。

其次，对汽车顶盖件的成形参数进行了研究，以选取网格大小与划分方式、压边

力、摩擦系数作为试验因素，以零件最大变薄率与应力应变作为考察对象，对覆盖件的

成形质量进行分析。结果表明：合适的网格大小与划分方式能够在获得准确结果的基

础上节省时间成本，顶盖件的最佳网格划分方式为整体划分3mm网格；压边力采用

0.8MPa时，成形结果最为理想；摩擦系数采用0.1时能够获得较好质量的零件。

最后，在得到覆盖件冲压成形最佳参数基础之上，研究了覆盖件的抗外压能力。简

要介绍了影响覆盖件抗外压能力的影响因素。在原有冲压模型的基础上，增加预拉伸

仿真模型，将原有板材进行不同程度预拉伸。并构建顶盖件抗外压能力测试模型，使用

相同的压力对采用不同预拉伸程度成形的顶盖件进行测试。对符合质量要求的顶盖件

进行抗外压能力测试仿真分析，得到不同预拉伸量的成形顶盖件受压下陷量。以顶盖

件的受压下陷位移作为零件抗外压能力依据，以此研究板料预拉伸量对零件抗外压能

力的影响规律，研究表明：在0%-2.5%的拉伸范围内，顶盖件的抗外压能力随拉伸量的

增加呈先升高，后下降的趋势。确定了所研究顶盖件的最佳预拉伸量：在板材长度方向

上拉伸2%时，顶盖件抗外压能力提升最佳。

关键词：

汽车顶盖件，冲压成形，数值模拟，抗外压能力，工艺优化

Abstract

Title:ResearchonStampingandResistancetoExternalPressureof

AutomotiveRoofCover

Specialty:MaterialsProcessingEngineering

Supervisor:ProfessorFuWenzhi

Withtherapiddevelopmentofglobalscienceandtechnology,theautomobileindustryhas

becomethepillarofnationaleconomyrecognizedbymanycountries,whichalsostimulates

thecompetitionamongvariousvehicleenterprises.Howtoimprovethequalityofthepartsof

thenewmodel,asfaraspossibletoshortentheresearchandproductionc