摘 要

铝合金拼焊板既满足材料轻量化也满足结构轻量化的要求，但是其冲压成形性能和单一板料有所不同。因为焊缝两侧板料的材料力学性能和厚度有所差异，所以在冲压成形过程中焊缝两侧板料的材料流入状况和变形量不同，从而会引起焊缝的不均匀移动。焊缝移动会降低铝合金拼焊板的冲压成形性能，从而易于出现破裂和起皱等缺陷。本文将建立铝合金拼焊板焊缝移动的力学模型并由此探讨焊缝移动的影响因素，然后用Dynaform 5.9对某车型发动机罩内拼焊板冲压成形过程进行仿真，观察发动机罩内板冲压成形过程中应力应变分布规律和金属流动情况。通过不断优化压料面、内外工艺补充面和拉延筋的布置位置和形状参数，并合理设置冲压工艺参数，有效减少了铝合金拼焊板冲压成形过程中产生的破裂，起皱和焊缝移动等缺陷，对其它类似的汽车车身拼焊板冲压成形工艺有指导意义。

关键词：铝合金拼焊板，焊缝移动，成形性能仿真

Abstract

Aluminum alloy tailor welded blank meets the requirements of light weight by the way of using lightweight material and lightweight structure design, but its stamping forming performance is different from that of a single sheet. Due to the material mechanical properties and thickness of the sheet material on both sides of the weld seam are different, the inflow conditions and the deformation amount of the material on both sides of the weld seam during the stamping process are different, which may cause uneven weld seam movement. The movement of the weld seam will reduce the stamping performance of the aluminum alloy tailor welded blank, making it susceptible to defects such as cracking and wrinkling. This paper will establish a mechanical model of the welded seam movement of the aluminum alloy tailor welded blank and discuss the factors of the weld seam movement, and simulate the stamping process of an engine inner cover which is made of aluminum alloy tailor welded blanks by Dynaform 5.9 to observe the distribution of stress and strain and the metal flow during the stamping process of the engine inner cover. Reduce the defects such as cracking, wrinkling and weld seam movement by continuously optimizing the layout position and shape parameters of the pressing surface, internal and external process addition surfaces and drawbeads and the parameters of stamping process ,which is for other similar automotive body aluminum alloy tailor welded stamping process reference.

Keyword: aluminum alloy tailor welded blank, weld seam movement, Forming performance simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.1.1汽车车身轻量化设计制造技术概述 1

1.1.2铝合金搅拌摩擦焊拼焊成形工艺概述 1

1.1.3研究目的及意义 3

1.2国内外研究现状及应用现状 3

1.2.1国内外对铝合金搅拌摩擦焊拼焊板的研究现状 3

1.2.2铝合金搅拌摩擦焊拼焊板应用现状 7

1.3目前存在的问题及难点 9

1.3.1铝合金特点及其焊接性 9

1.3.2搅拌摩擦焊原理及其特点 10

1.3.3铝合金搅拌摩擦焊拼焊板冲压成形性能 11

1.4本课题研究内容 12

1.4.1拼焊板成形的实验和分析方法 12

1.4.2研究内容 13

第2章 拼焊板制盒型件焊缝移动力学模型的推导 15

2.1 拼焊板焊缝移动基本力学模型 15

2.2 建立盒型件的坐标系 16

2.3 拼焊板制盒型件冲压成形应力应变状态 16

2.4材料屈服准则的选用 17

2.4.1 密赛斯屈服准则 17

2.4.2 特雷斯卡屈服准则 18

2.4.3 希尔屈服准则 18

2.5 各变形区的应力应变求解 18

2.5.1 法兰圆角区的应力应变求解 19

2.5.2 法兰直边区的应力应变求解 21

2.5.3 侧边圆角区的应力应变求解 22

2.5.4 侧边直边区的应力应变求解 23

2.6 拼焊板制盒型件焊缝移动的力学模型 24

2.7本章小结 25

第3章 铝合金拼焊板冲压成形焊缝移动的影响因素 27

3.1 压边力对铝合金拼焊板焊缝移动的影响 27

3.2 板厚差异对铝合金拼焊板焊缝移动的影响 27

3.3 摩擦系数对铝合金拼焊板焊缝移动的影响 28

3.4材料差异对铝合金拼焊板焊缝移动的影响 28

3.5拉延筋铝合金拼焊板焊缝移动的影响 28

3.6 本章小结 29

第4章 基于Dynaform的汽车发动机罩内板成形分析 30

4.1 数值模拟技术及eta/Dynaform软件介绍 30

4.2 零件概况 31

4.3冲压方向的确定 32

4.4 设置对称面 33

4.5零件单元网格划分 34

4.6工艺补充及压料面的生成 35

4.6.1 内工艺补充面的生成 36

4.6.2 压料面的设计 37

4.6.3 外工艺补充面的设计 38

4.7设置拉延筋 39

4.8 工序参数设置 41

4.9模拟结果 42

4.10 本章小结 44

第5章 总结与展望 45

5.1 研究总结 45

5.2研究展望 45

参考文献 47

致谢 50

绪论

1.1研究目的及意义

1.1.1汽车车身轻量化设计制造技术概述

随着我国经济的发展，人们对汽车的需求越来越旺盛，汽车产销量不断上升。目前许多国家都开始关注环境和能源等方面的问题，纷纷制定了一系列减少温室气体的排放的目标和协议，这给汽车的燃油经济性提出了很高的要求。为了应对这一挑战，无论是进一步提高汽车的燃油经济性还是大力发展新能源汽车，汽车轻量化都必然是节能减排的重要方法，我国也非常重视这一领域的研究和发展。汽车轻量化，是指在不牺牲汽车安全性的条件下，最大化地减轻汽车的质量，进而提高汽车的燃油经济型、从而满足节能减排的要求。汽车轻量化还可以增强汽车的动力性、操控稳定性和安全性等综合性能。

汽车轻量化涉及到材料科学、机械制造和汽车设计等学科，是跨专业集成为一体的系统工程，目前主要采取以下几种有效方法来实现汽车轻量化：