【摘 要】
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我国是世界第一大汽车生产国和消费国,汽车不仅给人们带来生活上的便利,也带来了巨大的环境压力,给可持续发展带来了严峻挑战,对于汽车来说,降低排放最主要的方式就是汽车的轻量化,轻量化材料对汽车的发展有着重要影响,也使汽车朝着更高的性能发展。3003铝合金材料易加工成形,具有良好的高温耐腐蚀性、传热性和导电性,是汽车动力电池铝壳、新能源车载充电机和汽车热交换器等零部件的常用材料。本论文以3003铝合金盒
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我国是世界第一大汽车生产国和消费国,汽车不仅给人们带来生活上的便利,也带来了巨大的环境压力,给可持续发展带来了严峻挑战,对于汽车来说,降低排放最主要的方式就是汽车的轻量化,轻量化材料对汽车的发展有着重要影响,也使汽车朝着更高的性能发展。3003铝合金材料易加工成形,具有良好的高温耐腐蚀性、传热性和导电性,是汽车动力电池铝壳、新能源车载充电机和汽车热交换器等零部件的常用材料。本论文以3003铝合金盒型件为研究对象,通过充液拉深成形过程数值模拟和工艺分析,研究了坯料尺寸、凸模圆角、凹模圆角、液室压力、压边力、压边间隙等参数对盒型件充液拉深成形的影响规律,分析了盒形件的壁厚分布、应力应变分布和起皱开裂成形缺陷,制定了合适的工艺路线和充液拉深工艺参数。在此基础上,确定了盒型件充液拉深工艺方案,设计了一套盒型件充液拉深模具,开展了3003铝合金盒型件充液拉深实验和盒形件成形质量分析。数值模拟表明,坯料切角长度对盒型件充液拉深的壁厚分布有重要影响。切角的长度越大,坯料的减薄率越小,但坯料切角过大,导致盒形件在圆角法兰处尺寸过小,当切角为15mm时坯料减薄率较低;凸凹模圆角半径越大,坯料的减薄率越小,当凸凹模圆角半径达到10mm以上时,壁厚减薄率变化较小;液室压力可以有效改善盒形件的减薄,当液室压力为5MPa时,效果不明显,液室压力为20MPa时,最大减薄率显著降低,减薄率为19.96%;压边力加载方式下的充液拉深中,先高后低型的压边力加载路径优于恒定型和先低后高型,先高后低型压边力路径下的最大减薄率最低,为20.72%。工艺实验表明,拉深高度为57mm时,在圆角为130mm,切角15mm的切弓型坯料可以得到壁厚减薄较小的盒型件,不切角的坯料极限成形高度显著降低,拉深至43mm时在凸模圆角处发生破裂;当无液压和液室压力为4MPa时,盒形件在凸模圆角处发生了颈缩,当液室压力增至8MPa时,盒型件凸模圆角处的颈缩得到有效抑制;在充液拉深过程中,采用有轻微溢流的先高后低型(55-15吨)压边力加载或恒定不变型的压边力(20吨)加载路径效果好,压边力在拉深中期过高(25-33吨)会导致盒形件在凸模圆角处发生颈缩,在拉深中期过低(15-13吨)会导致法兰处产生起皱;采用定间隙压边时,合适的压边间隙在1.2倍板料厚度和1.25倍板料厚度之间。
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