轨道车辆变曲率不锈钢弯梁拉弯成形工艺研究

发布时间：2020-07-01 19:31

【摘要】：随着中国经济的飞速发展和城市人口的迅猛增多,轨道交通已经成为国家优先发展的重要产业。轨道交通具有运输量大,节能环保等优点,能够有效地缓解因城市私家车剧增而带来的环境污染,交通堵塞,能源匮乏等一系列问题。不锈钢型材具有较高的耐蚀性和优异的力学性能,其强度、刚度等均大大高于普通碳素钢,因而不锈钢型材被广泛应用于新型轨道客车车体的弯梁及立柱生产上。拉弯成形工艺能够提高成形件的精度,减小零件的成形缺陷,现已发展成为轨道车辆结构件的主要成形方法。本文主要应用数值模拟和试验相结合的方法对某轨道车辆端部弯梁拉弯成形过程开展分析,主要研究内容和结论如下:(1)研究了变曲率弯梁小弧段出现的起皱缺陷。结果表明:随着模具间隙的减小,起皱高度逐渐下降,起皱缺陷有所缓解,但是减小模具间隙并不能够完全的消除起皱缺陷。并且模具间隙过小时,型材立边和模具型槽摩擦过大,会影响型材轮廓精度,因此模具间隙应该适当大于拉弯型材厚度。随着拉伸量的增大,型材起皱现象有所好转,并且当总拉伸量大于7.5%时,型材起皱缺陷基本消失。型材立边高度也会影响起皱缺陷,在固定型材弦边长度的前提下,型材立边高度增加,起皱现象越严重。(2)研究了变曲率弯梁拉弯成形时的截面畸变缺陷。结果表明:模具立边深度对截面畸变影响很大,模具立边深度应适当小于型材立边高度。模具立边深度过小,型材弦边得不到拉弯胎侧边支撑,会发生弦边塌陷和立边扭曲现象。模具立边深度过大,型材立边没有拉弯胎底部支撑,会造成弦边翘曲和立边扭曲现象。对5组不同拉伸量设置方案开展模拟,结果表明拉伸量为10%时,型材具有最好的截面精度。拉伸量分配方式对截面畸变影响也很大,在总拉伸量固定的前提下,适当在小弧段多分配拉伸量型材截面精度最好,其余弧段多分配拉伸量或者在小弧段过多分配拉伸量都会造成一定的截面畸变。(3)建立了弯梁拉弯回弹分析模型,研究各因素对回弹影响,结果表明:增加预拉伸量和补拉伸量都能减小弯梁的回弹量,但是影响程度较小。在固定拉伸总量的情况下,拉伸量分配方式对回弹影响较大,其中在过渡段多分配拉伸量,回弹最小。基于回弹补偿法的模具型面修正能够有效地提高弯梁轮廓精度。(4)基于弯梁成形最优工艺参数和型面补偿后的模具型面设计,开发制造拉弯胎具并开展成形试验,经过测量,弯梁轮廓精度良好,没有起皱和截面畸变缺陷,验证了本文模拟的正确性,为生产实践提供了指导作用。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG306;U270.6
【图文】：

示意图,拉弯,工艺,示意图

1.2 拉弯工艺1.2.1 拉弯成形原理拉弯成形是一种边拉伸边弯曲的成形方法，传统的弯曲成形技术缺陷明显，如弹大，尺寸精度差等。而拉弯成形则能克服以上缺点。在拉弯过程中，由于径向拉的添加改变了弯曲截面的应力应变状态，因此能有效地控制零件的成形缺陷，特别合成形结构复杂，精度要求高的零件。拉弯工艺过程如下图 1.1 所示。(a) 拉伸准备阶段（b）预拉伸阶段

示意图,拉弯,型材截面,应力分布

第 1 章绪论车门框，金属饰条，前保险杠等车身结构件等生产中。拉弯成形技术在轨道车辆制造领域应用最为广泛，拉弯成形工艺可以成形尺寸较大、空间结构和截面复杂的轨道车辆弯梁、立柱类零件，而且成形件轮廓精度很高，实现了型材的高精度弯曲成形，满足了车体装配精度。拉弯成形件的截面应力分布和均匀拉伸件以及纯弯曲件不同，均匀拉伸件截面应力分布如图 1.2（a）所示；普通弯曲成形的型材截面应力分布一般分为三个部分，拉应力区，应变中性层区和压应力区，如下图 1.2（b）所示；而在型材拉弯时，由于切向拉应力的存在，型材截面的应变中性层会下移，使得拉伸区域变大，压缩区域减小，最终拉弯成形的型材全部截面的应力中性层完全移出型材，使得整个截面都处于拉应力状态[9]，如下图 1.2（c）所示。

【参考文献】