镁合金汽车覆盖件精密成型技术研究

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随着当下对汽车轻量化的需求越来越高,在保障安全性的前提下,研发能够有效降低车身重量的覆盖件已经成为现阶段的研究热点和难点。采用镁合金来制作车门,可有效减轻汽车覆盖件质量,进而降低油耗,同时还能提高新能源汽车的续航里程。但变形镁合金室温下塑性低,成形性能较差,采用室温冲压进行镁合金板材复杂结构件成形的难度较高。因此,为解决上述问题,本文以弹塑性精密成形为基础,通过选用成形性能较好的AZ31B镁合金板材作为原材料,采用热冲压成形工艺来进行汽车覆盖件的成形研究,探索精密成形镁合金覆盖件的最优成形工艺以及成形过程中出现的缺陷,并提出解决方案。先对轧制态AZ31B镁合金进行室温和中高温拉伸实验,其中变形温度范围为25℃~300℃、应变速率为0.1s-1~0.001s-1,得到不同条件下的应力应变曲线,分析其流变应力行为,通过线性回归方法拟合出AZ31B镁合金的Arrhenius双曲正弦本构方程。通过进行25℃、150℃~300℃温度、0.001s-1应变速率下的拉伸实验,测量并计算出塑性应变比r值的大小,分析轧制态AZ31B镁合金的各向异性。研究AZ31B镁合金在不同温度下的成形极限图,进而合理判断AZ31B镁合金的冲压成形性能。根据车门外板的零件图,设计出数值模拟所需要的凹模模面、凸模模面、压边圈等工具模型,应用Auto Form软件,先通过使用深冲钢材DC04进行成形模拟,获得最佳前处理成形参数,包括冲压方向、冲压速度、修边线、翻边刀块等设置参数。之后在保持前处理成形参数一致的条件下,导入AZ31B镁合金室温下的材料参数,进行数值模拟。结果表明,在室温下,AZ31B镁合金覆盖件成形结果较差,坯料在拉延过程中破裂严重,拉手和车窗框等变形量较大的区域破裂占比高,难以进行工业生产。根据拉伸实验获得的高温下AZ31B镁合金的材料参数,进行镁合金汽车覆盖件的热冲压成形模拟。通过对压边力、应变速率以及温度对成形的影响进行研究,并根据拉延成形情况确定出最佳成形工艺参数。对拉延成形中出现的缺陷进行研究,分析产生缺陷的原因,为后期进行镁合金覆盖件及其模具结构优化提供指导。设计出一种适用于镁合金车门内外板连接的卷边成形工艺,并提出一种由碳纤维制成的加强件,用来提高镁合金车门的安全性能。
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