汽车轮毂旋压成形过程的数值模拟

发布时间：2017-05-24 09:17

  本文关键词：汽车轮毂旋压成形过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 轮毂是车辆行驶时的主要部件之一,发挥着承载车辆重量、体现车辆外观、转向和驱动等重要作用。旋压是一种综合了锻造、挤压、拉深、弯曲和滚压等工艺特点的先进制造工艺方法,在航空航天、通用机械、汽车和化工等金属精密加工技术领域得到了日益广泛的应用。作为一种先进的制造技术,旋压也开始逐渐应用到汽车轮毂的制造和生产中去。汽车轮毂旋压是一个复杂的塑性成形过程。为了系统研究汽车轮毂旋压的成形规律,本文采用计算机数值模拟和理论分析相结合的方法对其成形过程进行分析研究。 本文以有限元理论为依据,在对汽车轮毂旋压的工艺特点进行深入分析的基础上,建立了符合实际的合理力学模型。毛坯采用四节点四边形单元划分网格,芯模和旋轮也进行了模型的离散化,并且对边界条件、摩擦接触条件和旋轮运动轨迹等进行确定。然后利用成形分析软件DEFORM对汽车轮毂旋压的多道次成形过程进行有限元数值模拟。在数值模拟的基础上,得到了不同道次下旋压毛坯的变形网格情况,各道次下的应力应变分布情况及相应的曲线图,分析了变形区的应力、应变分布规律和轮毂旋压成形的塑性变形机理。为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据。 通过对不同工艺参数下的汽车轮毂旋压过程进行数值模拟,得到了名义拉深系数、相对厚度、旋轮圆角半径和进给比等工艺参数对等效应力、等效应变和旋压力等的影响规律。在此基础上,分析了汽车轮毂旋压时出现的起皱、不贴模等缺陷,并对原因进行了解释说明。 在数值模拟的基础上,选取合适的工艺参数,并采用正交表分配各因素的值,进行工艺参数的优化设计。以旋压力和壁厚偏差为主要判断依据,通过正交试验的方法分析名义拉深系数、相对厚度、旋轮圆角半径和进给比对于旋压成形质量的影响主次关系,并且在参数的可选范围内,得到一组最优的工艺参数匹配关系。
【关键词】：汽车轮毂 多道次拉深旋压 数值模拟 工艺参数 正交试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG376
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 引言14
• 1.2 汽车轮毂的生产工艺14-17
• 1.2.1 汽车轮毂的生产方法15-16
• 1.2.2 旋压轮毂与锻造、铸造轮毂的区别16-17
• 1.3 旋压的分类和发展概况17-19
• 1.4 普通旋压的研究状况19-22
• 1.4.1 普旋成形的基本理论研究20
• 1.4.2 普旋的研究现状20-22
• 1.5 有限元法在旋压方面的研究进展22-24
• 1.5.1 有限元法的发展22-23
• 1.5.2 有限元法在旋压中的应用23-24
• 1.6 选题的背景和意义24
• 1.7 课题研究的主要内容24-25
• 第二章 有限元法基本理论和原理25-34
• 2.1 引言25
• 2.2 应力和应变的度量25-29
• 2.2.1 物体运动描述的两种坐标系25-26
• 2.2.2 应变的度量26-27
• 2.2.3 应力的度量27-29
• 2.2.4 弹塑性有限元法的应力应变关系29
• 2.3 弹塑性问题的增量方程29-30
• 2.4 弹塑性本构方程30-31
• 2.5 有限元求解方程31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 汽车轮毂拉深旋压过程的数值模拟34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 汽车轮毂旋压有限元模型的建立34-37
• 3.2.1 模型离散化34-36
• 3.2.2 边界条件的确定36
• 3.2.3 摩擦接触的确定36
• 3.2.4 旋轮运动轨迹的确定36-37
• 3.2.5 旋轮运动道次的确定37
• 3.3 各道次模拟结果分析37-47
• 3.3.1 第一道次模拟结果分析38-40
• 3.3.2 第二道次模拟结果分析40-42
• 3.3.3 第三道次模拟结果分析42-44
• 3.3.4 第四道次模拟结果分析44-47
• 3.4 毛坯上一点的应力变化47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 工艺参数对汽车轮毂拉深旋压成形过程的影响49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 各个工艺参数的影响49-58
• 4.2.1 名义拉深系数的影响49-52
• 4.2.2 相对厚度的影响52-54
• 4.2.3 旋轮圆角半径的影响54-56
• 4.2.4 进给比的影响56-58
• 4.3 缺陷的产生及预防58-60
• 4.3.1 起皱58
• 4.3.2 不贴模58-59
• 4.3.3 局部减薄59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 汽车轮毂多道次拉深旋压工艺参数正交优化61-71
• 5.1 正交试验法61-65
• 5.1.1 概述61-62
• 5.1.2 正交试验法原理62-63
• 5.1.3 极差分析法基本原理63
• 5.1.4 试验设计63-65
• 5.2 试验结果分析65-70
• 5.2.1 试验直观分析66-67
• 5.2.2 极差分析67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 参考文献73-79
• 硕士期间发表的学术论文79

【引证文献】

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本文编号：390383