重卡胀压成形桥壳推压拉拔缩径工艺研究

发布时间：2017-10-20 23:42

  本文关键词：重卡胀压成形桥壳推压拉拔缩径工艺研究

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【摘要】：桥壳是汽车的主要承载构件之一,胀压成形工艺是桥壳制造的先进技术,制造的桥壳具有壁厚分布合理、强度刚度高且没有焊缝等优点。该工艺选用合适规格的无缝钢管,并对钢管进行端部缩径和中部胀形获得预成形管坯,之后对预成形管坯压制成形得到桥壳制件。管坯端部缩径是预成形制坯的重要组成部分,目前使用的推压式自由缩径存在缩径区壁厚增加量大和残余应力过大等问题,过大的残余应力易导致管坯端部开裂且影响桥壳使用性能。采用外拉内置芯轴进行缩径的推压拉拔工艺有助于解决推压缩径的不足,目前对推压拉拔缩径管坯的变形特征、管坯内部应力应变状态和缩径参数对成形的影响等尚不清楚,本文对该缩径工艺进行了系统研究。建立了推压拉拔缩径管坯变形的力学模型,分析了缩径管坯的变形特征和各变形区域的应力应变状态;给出了管坯缩径时缩径力与缩径系数和摩擦系数等缩径参数的关系,定性分析了芯轴外径和外拉速度对缩径力的影响规律。以某载重10t桥壳为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立了推压拉拔缩径工艺仿真模型。通过仿真,分析了推压拉拔缩径与自由推压缩径管坯变形的应力和应变状态,对比了两者在缩径区壁厚、残余应力和管坯伸长量等方面差异。改变缩径系数和管坯与模具接触面的摩擦系数,得出了该参数对缩径力的影响规律;调整芯轴外径和拉拔速度,分析芯轴外径和拉拔速度对缩径力和管坯变形的影响规律,给出了合适的壁厚控制率和芯轴外拉最小临界速度;建立了管坯受轴向压力时的仿真模型,指出当工艺参数设定不当时易使得管坯缩径力过大,导致管坯在缩径凹模前端发生起皱失稳。最后根据仿真结果,给出了该桥壳的合理缩径参数并对缩径力的理论分析进行修正。按桥壳疲劳试验要求对施加缩径残余应力的缩后管坯进行强度仿真,并将仿真结果导入MSC.FATIGUE软件进行缩径管坯疲劳寿命分析,对比推压拉拔缩径管坯、自由推压缩径管坯和缩径后退火管坯的疲劳寿命,揭示缩径残余应力对疲劳寿命的影响。
【关键词】：推压拉拔缩径 胀压成形桥壳 残余应力 缩径参数 芯轴
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.218.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 桥壳液压胀形研究现状11-12
• 1.2.2 管材缩径研究现状12-14
• 1.3 研究内容14-16
• 第2章 推压拉拔缩径管坯变形和应力应变分析16-32
• 2.1 自由式推压缩径工艺简介16-22
• 2.1.1 自由式推压缩径管坯变形过程16-17
• 2.1.2 自由式推压缩径有限元分析和试验17-22
• 2.2 推压拉拔缩径变形分析22-27
• 2.2.1 推压拉拔缩径与传统芯轴缩径对比23
• 2.2.2 推压拉拔缩径变形过程分析23-25
• 2.2.3 管坯内质点的应力分析25-26
• 2.2.4 管坯内质点的应变分析26-27
• 2.3 胀压成形工艺简介27-29
• 2.4 推压拉拔缩径变形及应力应变仿真29-31
• 2.4.1 推压拉拔缩径有限元模型建立及管坯成形特征29
• 2.4.2 推压拉拔与自由式缩径几何尺寸对比29-30
• 2.4.3 推压拉拔缩径与自由缩径直臂区应力对比30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 推压拉拔缩径力分析和工艺参数设计32-42
• 3.1 推压拉拔缩径力分析32-39
• 3.1.1 基本假设33
• 3.1.2 变形屈服条件、缩径壁厚增加量及等效应变33-35
• 3.1.3 管坯缩径力计算35-39
• 3.2 桥壳缩径工艺主要参数设计39-41
• 3.2.1 缩径系数分配39-40
• 3.2.2 缩径芯轴外径设计40
• 3.2.3 缩径凹模锥角确定40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 推压拉拔缩径有限元模拟42-55
• 4.1 缩径管坯失稳和缩径允许极限轴向力仿真42-45
• 4.1.1 管坯失稳模型建立和失稳极限载荷仿真42-43
• 4.1.2 管坯长度对失稳载荷的影响43
• 4.1.3 缩径模具作用下允许极限轴向力仿真43-45
• 4.2 稳定减径阶段缩径力仿真与修正系数KS确定45-47
• 4.3 推压拉拔缩径力模拟分析47-54
• 4.3.1 推压拉拔缩径工艺参数对缩径力影响47-53
• 4.3.2 某载重 10t桥壳推压拉拔缩径工艺制定53
• 4.3.3 完整缩径工艺模拟仿真53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 推压拉拔缩径管坯疲劳分析55-66
• 5.1 前言55
• 5.2 MSC.FATIGUE疲劳软件简介和疲劳分析基础55-59
• 5.2.1 MSC.FATIGUE分析软件介绍55-56
• 5.2.2 疲劳损伤介绍56-57
• 5.2.3 应力-寿命曲线57-59
• 5.3 推压拉拔缩径实体仿真59-61
• 5.4 缩径管坯疲劳寿命分析61-65
• 5.4.1 缩径后管坯垂向力加载61
• 5.4.2 表面状况及载荷曲线的确定61-62
• 5.4.3 直臂区疲劳寿命分析62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71

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本文编号：1070085