7A04高强铝合金轮毂锻造成形工艺研究

发布时间：2017-08-04 04:29

  本文关键词：7A04高强铝合金轮毂锻造成形工艺研究

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【摘要】：本课题来源于国内某厂大巴车车轮生产线项目。传统的大巴车轮原采用Q235钢材通过焊接组装生产,该车轮重量大,散热性差,油耗高,车辆机动性能不强。在能源问题日益凸显,国家“十二五”计划对节能减排大力倡导的前提下,原有的生产材料及工艺路线已不能满足需求。本文以轻量化为目标,采用7A04铝合金为原材料,对高强铝合金轮毂成形工艺进行了研究和探讨。由于7A04材料流动应力受温度的影响较大,锻造温度范围较窄,并结合轮毂自身尺寸形状的特点,本文制订了一条适合高强铝合金轮毂加工生产的工艺方法,即锻造—切边扩口—强力热旋压的工艺路线,并利用数值模拟软件Deform-3d,建立了热模锻及扩口工序的三维热力耦合模型,对工艺过程中坯料的流动及填充情况、坯料的速度场、温度场以及各个位置的应力应变情况等规律进行了分析并得到了位移与成形力关系的曲线。利用Simufact软件,建立了轮辋旋压工序的有限元模型,对工艺过程中的旋压力、成形过程、应力应变以及温度场分布规律进行了研究。通过对各个工序过程的仿真模拟,得出了一组较为优化的工艺参数。应用所得到的工艺参数进行实验试制,得到的高强铝轮毂与传统钢轮毂相比,重量大幅度降低,降低了50%以上,轻量化效果突出。与传统的6061铝合金轮毂相比,性能得到了大幅度提升。试制结果表明,该工艺参数的制定是合理的,工艺过程是正确的,为高强铝合金轮毂锻造成形提供了基础和保证。
【关键词】：大巴车轮 高强铝合金 热模锻 热旋压 数值模拟
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG319
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 铝合金特点及发展现状12-14
• 1.2.1 铝合金主要特点及应用12-13
• 1.2.2 高强铝合金的特点及国内外发展13-14
• 1.2.2.1 高强铝合金的特点13
• 1.2.2.2 高强铝合金在国外的发展情况13-14
• 1.2.2.3 高强铝合金在国内的发展情况14
• 1.3 铝轮毂发展现状及优点14-16
• 1.3.1 铝轮毂的发展现状14-15
• 1.3.2 铝轮毂的优点15-16
• 1.4 选题来源及意义16
• 1.5 主要研究内容16-18
• 第2章 高强铝合金材料性能及轮毂成形工艺制定18-26
• 2.1 高强铝合金化学成分及其性能18-19
• 2.1.1 高强铝合金的化学成分18
• 2.1.2 高强铝合金的合金化18-19
• 2.2 高强铝合金性能19
• 2.3 现有车轮成形工艺分析19-22
• 2.3.1 钢车轮成形工艺19-20
• 2.3.2 铝合金轮毂成形工艺20-22
• 2.3.2.1 铸造成形工艺20-21
• 2.3.2.2 锻造成形工艺21-22
• 2.4 高强铝合金轮毂成形工艺制定22-25
• 2.4.1 高强铝合金可锻性分析22-23
• 2.4.2 产品零件图及工艺分析23-24
• 2.4.3 工艺方案制定24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 高强铝合金轮毂模锻成形模拟26-45
• 3.1 引言26
• 3.2 Deform软件简介26-27
• 3.3 模锻工序数值模拟27-31
• 3.3.1 模锻工艺中的关键问题27
• 3.3.2 金属填充模膛的主要因素27-29
• 3.3.3 锻坯设计29-30
• 3.3.4 锻件图设计30
• 3.3.5 模具图设计30-31
• 3.4 模锻有限元模型建立及模拟31-37
• 3.4.1 模锻成形过程分析33-34
• 3.4.2 模锻的速度场、应力场及温度场34-37
• 3.5 坯料形状对模锻成形的影响37-38
• 3.6 成形参数对成形力的影响38-42
• 3.6.1 锻造温度的影响39
• 3.6.2 模具预热温度的影响39-40
• 3.6.3 锻造速度的影响40-41
• 3.6.4 摩擦条件的影响41-42
• 3.7 锻造速度对模具温度场的影响42-43
• 3.8 本章小结43-45
• 第4章 高强铝合金轮毂扩口工序模拟45-51
• 4.1 引言45
• 4.2 扩口几何模型及有限元模型建立45-47
• 4.3 模拟结果及分析47-50
• 4.3.1 扩口块温度对轮辋部分的影响47-48
• 4.3.2 摩擦影响48-49
• 4.3.3 扩口块下行量与扩口后轮毂内径及高度关系49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 高强铝合金轮辋旋压成形模拟51-68
• 5.1 引言51
• 5.2 旋压成形技术简介51-52
• 5.3 高强铝合金轮辋旋压成形工艺分析52-54
• 5.3.1 工艺特点52
• 5.3.2 成形工艺参数简介52-54
• 5.3.2.1 旋轮形状52-53
• 5.3.2.2 旋轮进给率53
• 5.3.2.3 旋压道次及壁厚减薄率53-54
• 5.3.2.4 旋压力54
• 5.4 轮辋旋压数值模拟54-60
• 5.4.1 模拟软件介绍54-55
• 5.4.2 旋压模拟中的几个问题55-60
• 5.5 旋压模拟过程及结果分析60-67
• 5.5.1 旋压过程简述60-62
• 5.5.2 进给率对旋压过程的影响62-65
• 5.5.3 旋压过程中温度场分析65-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 高强铝合金轮毂成形工艺试验研究68-73
• 6.1 引言68
• 6.2 模锻及扩口工序试验研究68-70
• 6.2.1 材料及设备68-70
• 6.2.2 模锻试验结果分析70
• 6.3 旋压工艺试验研究70-72
• 6.3.1 材料及设备70-72
• 6.3.2 试验结果分析72
• 6.4 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

【参考文献】

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