文档介绍：燕山大学
硕士学位论文
汽车后桥壳液压胀形工艺的数值模拟
姓名:高鹏飞
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:王连东
20050401
摘要车后桥壳液压胀形工艺的主要工序——缩径和液压胀形进行了数值模拟,成形特点,给觇了加载路径的大致范围和成功胀形后管坯的应力、应变分布情况。时间长等缺点。计算机数值模拟方法的出现为工艺设计及其优化提供了强缩径,进行了小批量生产试验,并对试验过程进行了数值模拟。通过试验量对成形过程的影响,给出了不同加载路径下管坯的变形结果。其中着重液压胀形在汽车制造业是一个新兴的工艺,目前还缺乏足够的经验及实验数据积累,这给其工艺设计带来了一定的困难。过去的成形工艺设计一般都基于经验的积累,采用传统的试错法,这种方法明显地具有费用高、有力的工具,本文在前期试验的基础上,利用有限元分析软件云目的在于给实际生产提供可靠的数据,从而合理地优化其工艺参数。在缩径方面,采用单边缩径工艺在普通液压机上实现了管坯双向等长结果和模拟结果的比较,证实了数值模拟的可行性,并进一步揭示出管坯缩径后的长度与初始长度之间存在一定的线性关系。在液压胀形方面,对汽车后桥壳这一异型截面零件的液压胀形过程进行了数值模拟,考察了液压胀形的主要工艺参数,即内部压力与轴向进给模拟了胀形过程中可能出现的缺陷,剖析了产生缺陷的具体原因,并针对破裂进行了探索性的研究,给出了简单的判据。同时还结合纬向小圆角的关键词液压胀形:汽车后桥壳;数值模拟:双向等长缩径;加载路径
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第滦髀引言要有足够的强度和刚度。目前生产汽车桥壳的方法主要有冲压一焊接砂此在汽车工业中得到了日益广泛的应用。汽车后桥壳是几何形状较为复杂的汽车零件,既是传力件义是承载件,见性,从而减少工艺设计的时间和费用、提高产品的市场竞争能力。目前,本人的导师王连东教授正在进行汽车桥壳液压胀形工艺的理论液压胀形是一种冷成形技术,基本原理是采用液体⑷榛夯蛴作为传力介质,使壳体在液体压力作用下产生纬向扩张。与传统工艺相比,液压胀形工艺具有降低生产成本和产品重量、成形精度高等显著优点,因料冲压成形后焊接而成⒅由铸造的轴壳及两端压入的半轴套管组成和扩张成形芍屑洳糠智谐鲎菹蜇⒖诘奈薹旄止苡孟鸾豪┱懦尚。】。桥壳的液压胀形工艺咛迨侵秆≡袷实背叽绲墓芘鳎紫冉型蒲顾蹙督端部直径减至零件图要求,然后进行轴向压缩复合液压胀形将中间部分扩张成形。已经证明,用液压胀形工艺生产出的桥壳,不仅制件壁厚分布合理、强度刚度高,还可以减少生产工序、改善劳动条件、节约捌料,因此具有较好的技术经济效益,前景十分广阔。事实上,液压胀形工艺在汽车制造业中获得应用的历史并不长,其理论及工艺方面的研究仍然比较缺乏,尤其是像制造汽车桥壳这样几何形状比较复杂的非轴对称零件,其变形规律的经验和试验数据积累十分有限,给工艺设计带来了一定的困难。为了有效地开发新的产品生产技术,在液压胀形工艺设计中迫切需要了解胀形过程中金属的变形规律,以便增加预多年来,液压胀形工艺设计一般都基于经验的积累,采用传统的试错法,这无疑耗费了大量的时间和资金。随着计算机模拟技术的俜⒄梗有限元分析方法广泛应用于产品的成形模拟佣谋淞苏庵肿纯觥J模拟方法可以提供成形过程中材料的流动规律,预测成形极限,从而大大缩短产品工艺开发及设计的时间,降低设计费用。
国内外研究现状法的不同,缩径可分为冲压缩径、旋压缩径、冲击缩径和电磁成形缩型】;和实验研耕浚⑶乙咽艿胶颖笔∽,可分为拉拔缩径㈦和推压缩径㈣;,可分为自由缩径㈣和有芯轴缩径】。随着计算机的普及,数值模拟也越来越多的应用到缩径工艺分析计算和等效应变速率的影响。软模胀形两类。采用刚性分块式凸模胀形【保3莆8招阅U托危焕的数值模拟可以为理论研究和生产试验提供可靠数据,是研究过程中不可缩径是使回转壳体通过锥形模以减小其外径的成形方法。根据工艺方关于拉拔缩径的研究较多,文献分析了拉拔缩径成形过程。文献给出了拉拔凹模最佳锥角、拉拔应力、最大允许缩径系数以及缩径后壁厚变化的计算公式。文献给出了工程上计算管坯拉拔应力的计算公目前关于壳体推压缩径的工程应用不多,相关的研究文献较少。现有的研究文献以分析缩径应力应变为多,比如文献用主应力法求出缩径应力,结合塑性本构关系确定了缩径后的壳体壁厚变化。但这些文献在求解过程中,均未考虑缩径变形区的壁厚变化,有的还未考虑缩径过程中的应变硬化。中。在有限元法应用方面,文献对薄壁管缩径挤压过程进行了数值模拟,并从理论上计算出缩径成形力若给出缩径时管坯壁厚变化规律。文献利用刚塑性有限元法对缩径过程进行了分析,讨论了凹模半锥角对变形力管