扭杆弹簧锻造工艺改进与疲劳寿命研究

发布时间：2023-05-11 00:51

　　扭杆弹簧在现代车辆悬架系统中有很可观的应用前景。相较于传统的钢板弹簧和螺旋弹簧,扭杆弹簧具有结构紧凑、质量轻便、贮能量大、便于安装等显著优势,但是由于加工成本高、加工难度大等因素制约,目前仍然未得到广泛推广使用。对于扭杆弹簧使用性能和疲劳寿命的相关研究已经相当充分,扭杆弹簧的疲劳断裂通常发生在靠近两侧端部的弧形颈部区域。针对扭杆弹簧的端部镦粗工艺与疲劳寿命分析相结合的研究从而达到解决工程实际问题的相关内容相对匮乏。本文以某工厂生产的扭杆弹簧为研究对象,应用有限元分析软件对其进行端部镦粗锻造工艺模拟,分析模具形态、始锻温度、压力机锤头进给速度等工艺参数对锻件加工效率和加工质量的影响,最后对镦粗成形的三组锻件进行疲劳寿命计算比较。最终提出对于该工厂制造扭杆弹簧镦粗加工过程的最优加工方案。首先建立扭杆弹簧镦粗加工有限元仿真模型,研究在1200℃始锻温度和1mm/s压力机锤头进给速度的实际加工条件下,分别对通过现使用的圆柱状内模膛模具和改进后具有大角度过渡圆弧内模膛的模具镦粗成形的两种工件进行对比分析。研究两种工件在成形效果及金属材料利用、成形难度、模具磨损情况、等效应力场、等效应变场和成形棒...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究价值
    1.2 扭杆弹簧国内外发展及研究
        1.2.1 国外扭杆弹簧发展及研究
        1.2.2 国内扭杆弹簧发展及研究
    1.3 镦粗锻造加工工艺概述
    1.4 论文主要工作内容
2 有限元软件简介及金属塑性变形理论
    2.1 计算机应用软件介绍
        2.1.1 DEFORM-3D软件介绍
        2.1.2 JMatPro软件介绍
        2.1.3 ABAQUS软件介绍
        2.1.4 FE-Safe软件介绍
    2.2 金属塑性变形有限元理论
        2.2.1 刚粘塑性有限元理论
        2.2.2 温度场热力耦合有限元理论
        2.2.3 塑性剪切摩擦有限元理论
        2.2.4 Archard磨损模型有限元理论
        2.2.5 扭杆弹簧材料本构关系模型
    2.3 本章小结
3 模具模型方案对比分析
    3.1 引言
    3.2 有限元仿真几何模型建立
    3.3 边界条件及仿真参数设定
    3.4 仿真结果对比及分析
        3.4.1 成形效果及材料利用对比分析
        3.4.2 成形载荷对比分析
        3.4.3 模具磨损对比分析
        3.4.4 金属流线及速度场对比分析
        3.4.5 等效应力对比分析
        3.4.6 等效应变对比分析
        3.4.7 棒料损伤值对比分析
    3.5 本章小结
4 棒料始锻温度影响对比分析
    4.1 引言
    4.2 扭杆弹簧棒料镦粗工艺始锻温度值域确定
        4.2.1 金属材料镦粗温度计算
        4.2.2 棒料镦粗始锻温度方案设计
    4.3 仿真结果对比及分析
        4.3.1 成形载荷对比分析
        4.3.2 等效应力对比分析
        4.3.3 等效应变对比分析
        4.3.4 终锻温度对比分析
        4.3.5 棒料损伤值对比分析
    4.4 本章小结
5 压力机锤头进给速度影响对比及疲劳寿命分析
    5.1 引言
    5.2 仿真结果对比及分析
        5.2.1 成形载荷对比分析
        5.2.2 模具磨损对比分析
        5.2.3 等效应力对比分析
        5.2.4 等效应变对比分析
        5.2.5 棒料损伤值对比分析
    5.3 疲劳寿命分析
        5.3.1 扭杆弹簧模型静强度分析
        5.3.2 表面残余应力对比分析
        5.3.3 疲劳寿命对比分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及所获得的研究成果
致谢



本文编号：3813826