1. 研究目的与意义
汽车燃油箱是汽车燃油供给系统的关键部件,油箱在液压系统中除了储油外,还起着散热,分离油液中的气泡,沉淀杂质等作用。油箱中装有很多辅件,如冷却器,加热器,空气过滤器及液位计等。油箱设计的好坏直接影响到液压系统工作的稳定性,合理的设计油箱是一个不能忽视的问题。随着我国的汽车工业高速的发展,对汽车燃油箱的要求已经越来越高,如若按照传统的冲压工作,需要花费大量的时间进行冲压工艺计算,然后设计制造出相应的冲压模具,再试压,修正模具的工作参数。这样做,往往会造成冲压工作的失败,使企业造成很大的浪费,同时,又使生产周期变长,失去市场机遇。随着科学技术手段的发展,为了确保冲压工作的成功,国内汽车生产厂家陆续自国外引进CAD/CAE软件技术,现代CAD/CAE 技术对分析复杂的技术工程及计算问题提供了多种有效途径,本次毕业设计结合CATIA V5建模和ABAQUS软件应用,利用CATIA V5进行油箱定容设计,利用ABAQUS进行冲压分析,对油箱上、下壳体冲压成形工艺分析,制定了适合该油箱壳体生产要求的冲压工艺方案,提高了生产效率,使质量稳定,互换性好,节能并且设备资源得到充分有效的利用。
2. 国内外研究现状分析
金属燃油箱的成形过程比较复杂,涉及几何非线性、材料非线性、接触和摩擦等问题。而且所遇到的问题很难用统一和标准的方法解决,往往采用修错逼近的方法。因此在传统的冲压生产中,无论是模具设计、制造,还是坯料形状和尺寸的确定以及冲压工序、工艺参数的制定,都要靠设计制造原型,并经过多次调试修正才能确定。这个过程造成人力、物力和财力的大量消耗,同时生产成本高,准备周期长,而且产品质量也难以保证。随着我国汽车业的迅速发展,新车型更新换代的速度不断加快,传统的冲压零件设计开发技术已难以满足生产的需求。如果有一种技术使得汽车制造工程师在不经过试生产的条件下,能够根据所设计的模具和工艺,预见所选板材在冲压后的成形情况,这将大大降低生产成本,缩短生产周期,赢得市场竞争。这是 1965 年当时担任美国通用汽车公司商业顾问(business consultant)的哈佛大学教授 b.budiansky 提出的设想.他把这项技术称为一个黑盒子(black box)。budiainsky 教授的设想很快引起了学术界和工业界的研究兴趣。几年之后,他所设想的这项技术的轮廓日渐清晰,这就是建立在塑性成形理论和当时刚刚诞生不久的有限元分析(fea)技术和开始蓬勃发展的计算机技术基础上的薄板成形过程的数值仿真技术。
从上个世纪 60 年代,budiainsky 教授提出黑盒子设想以来,国际上兴起了薄板成形数值仿真的研究热潮,但早期的研究都集中在二维和轴对称情况下的分析,分析的问题都是像半球冲头胀形或平底圆形冲头拉深这样的简单问题,分析方法都是基于薄膜理论(membrane theory)或轴对称理论的二维分析方法,尚不能完成像覆盖件(auto-body panel)这样复杂零件的成形分析。80 年代初,通用公司的n. m. wang 和福特公司的 s. c. tang 等人经过长期探索,成功地对轿车的行李箱盖(trunk deck-lid)和前翼子板(front fender)的冲压成形过程进行了仿真,在薄板成形数值仿真研究基础上,开创了车身覆盖件冲压成形仿真分析的应用研究领域。
80 年代后期,随着计算机科技的飞速发展和有限元方法的成熟,在世界汽车工业应用需求的推动下,薄板成形过程的计算机仿真迎来了蓬勃发展的时期,时至今日,仍方兴未艾。有三个重要标志反映了这一时期的进展;第一,建立了能够分析像覆盖件这样复杂零件成形过程的三维非线性壳理论(弯曲理论)和考虑几何非线性的接触和摩擦问题处理算法。第二,为了有力推动薄板成形的仿真研究,考察薄板成形数值分析算法的可靠性,国际上的权威研究组织先后共同设计了五组标淮考题(benchmark),即 osu(ohio state university)标准考题(1988 年)、vdi(德国汽车学会)标淮考题(1991 年)、numisheet板料成形数值仿真国际会议标准考题和 numisheet、numishebt 标准考题;这些标准考题从不同角度考核有限元软件预测破裂(splitting)、起皱(wrinkling)、波纹(buckling)和回弹(springback)的能力,考题范围涉及简单零件和复杂的覆盖件。第三,涌现了多种格式的有限元软件,这些软件都参加了上述标准考题中部分或全部考题的考核,有些软件已在汽车工业获得了广泛应用;参加 munisheet薄板成形数值仿真国际会议标准考题考核的这类软件就有 23 个。其中参加轿车前翼子板成形分析考核的就有 9 套软件,表明这些软件能够处理覆盖件成形中高度的几何非线性、材料非线性和复杂的接触与摩擦问题,能够对覆盖件成形中的起皱和破裂(wrinkling & splitting)进行预测。二十多年来,板料冲压成形仿真分析有了很大发展,国际上众多的汽车生产企业都建有板料成形仿真分析系统。板料成形仿真分析在多方面对这些企业的冲压生产提供有力的支持:在设计工作的早期阶段评价覆盖件及其模具设计、工艺
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1.掌握catia v5建模和方法
2.了解汽车油箱成型过程
4. 研究创新点
本课题研究选题富有时代性,顺应时代潮流,结合CATIA V5、ABAQUS软件使用,对油箱进行定容设计,符合当代企业运用catia进行油箱生产的时代背景,研究学习的方法也非常先进,大胆打破传统的课堂教学方式,运用网络教学视频资源的采集,学习catia和abaqus软件的使用,缩短学习时间,节约了学习成本,富有时代进步性
