柴油机油底壳塑性成形数值模拟与工艺分析

发布时间：2017-08-19 13:18

  本文关键词：柴油机油底壳塑性成形数值模拟与工艺分析

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【摘要】：本文从汽车发动机冲压成形类油底壳实际生产中的工艺与工装模具设计存在的相关问题出发,借助计算机运算技术的高速发展以及塑性成形数值模拟软件CAE技术的推广与应用带来的变革,突破工作中秉承的传统做法,探讨了三维设计软件与CAE模拟分析软件在冲压工艺与模具设计中的应用,研究了冲压拉延零部件的工艺优化与工装设计优化流程,为冲压工艺设计的优化与提升提供了理论支持。油底壳作为柴油机的一个重要组成部分,通常位于曲轴箱下半部,除起到机油散热的作用外,最主要的作用还有储存润滑油和密封整个机体,同时发动机各摩擦副润滑后的油流回油底壳,起到回收储存润滑油的作用,防止润滑油氧化。与一般冲压零件相比,柴油发动机油底壳通常结构尺寸较大、拉延深度深、形状复杂、两端深浅不一或一致,由于材料较薄,对壳体强度硬度以及表面质量的要求较高。需要经过多道工序才能完成。拉延成型工序在油底壳的整个生产工艺流程中是最容易出问题的,这其中拉延模具以及冲压工艺参数的设置对拉延成形能否顺利实现及产品的质量起到决定性的作用。对于油底壳这种大型深拉延零件,模具设计及冲压工艺制定的合理与否单靠经验很难保证,只有等到模具制作完工进行试模时才能发现问题,这降低了模具投产速度与生产效率。通过应用成形过程模拟仿真,直观再现成形过程各种变化趋势,能够在设计阶段及早发现问题,进而对模具进行设计优化,提高冲压工艺的合理性。Stamping Xpert冲压专家系统软件作为一种快速有限元分析软件,是冲压工艺与工装模具设计者的有力辅助工具。其基于改进的逆算法和动态显示算法,通过对成形过程进行模拟分析,在产品设计、工装模具设计及冲压工艺制定等环节提前介入优化设计,促进相关问题的前期解决。进而提高模具制作及工艺制定成功率,缩短试模周期,降低制造成本。本文充分利用企业三维设计软件Pro/E进行零件建模,用Stamping Xpert冲压专家系统软件对油底壳成形过程进行仿真分析,研究确定合理的拉延成型工艺,阐述了设计过程中关键工艺参数的确定,如压边力、拉延筋、毛坯的形状尺寸等的功能、用途等。为提高模具设计制作成功率、缩短制造周期,提高拉延成形合格率及产品质量提供了有效的支持。
【关键词】：油底壳 冲压工艺 拉延成形 建模 有限元分析 CAE
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 概述11-12
• 1.2 本课题项目的背景、目的和意义12-13
• 1.3 塑性成形模拟国内外研究现状及发展动态13-15
• 1.4 冲压成形基础理论及油底壳简介15-17
• 1.4.1 塑性成形的应力应变状态15
• 1.4.2 冲压成形的力学特点15-16
• 1.4.3 材料的机械性能与成形性能的关系16
• 1.4.4 油底壳简介16-17
• 1.5 本论文的研究内容17
• 1.6 本章小结17-19
• 第2章 油底壳常用结构、生产工艺流程及拉延模具介绍19-31
• 2.1 油底壳的典型结构19-20
• 2.2 油底壳生产技术要求20
• 2.3 油底壳的工艺流程分析20-22
• 2.3.1 工艺性概述20-21
• 2.3.2 生产工艺流程21
• 2.3.3 拉延次数的确定21-22
• 2.4 拉延用压力机类型22
• 2.5 拉延模具的主要结构22-29
• 2.5.1 凸模的结构24
• 2.5.2 凹模的结构24-27
• 2.5.3 压边圈的结构27-28
• 2.5.4 压边圈座及上座、凸模接头结构28-29
• 2.6 拉延模具的工作过程29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 数值仿真系统简介及油底壳模型建立31-39
• 3.1 软件简介31
• 3.2 软件发展与优势31-32
• 3.3 有限元法基础理论32-36
• 3.3.1 有限元法基本思想32-33
• 3.3.2 有限元网格33-34
• 3.3.3 成形模拟基本方法34-35
• 3.3.4 成形极限图（FLD/WLD）35-36
• 3.4 建模流程简述36-37
• 3.5 数值模型建立37-38
• 3.6 分析模型的获取38
• 3.7 本章小结38-39
• 第4章 油底壳毛坯料展开分析与可成形性评估39-49
• 4.1 简述39
• 4.2 展开模块功能简介39
• 4.3 毛坯展开前的准备工作39-43
• 4.3.1 定义展开部件、材料、冲压方向及网格模型39-41
• 4.3.2 压边圈、拉深筋的定义41-43
• 4.4 毛坯展开求解43-44
• 4.5 毛坯展开与实际对比分析44-46
• 4.6 产品可成形性分析46-47
• 4.7 本章小结47-49
• 第5章 油底壳拉延过程模拟分析与工艺优化方案探讨49-63
• 5.1 简介49
• 5.2 拉延仿真建模49
• 5.3 模拟过程设置49-52
• 5.4 仿真分析计算过程52-53
• 5.5 成形过程分析及优化53-59
• 5.5.1 一次、二次拉延成形模拟结果54-55
• 5.5.2 一次拉延与二次拉延成形结果简析55-56
• 5.5.3 成形过程具体问题分析与优化56-59
• 5.6 工艺优化方案探讨59-61
• 5.6.1 设计思维的转变59-60
• 5.6.2 油底壳优化方案探讨60-61
• 5.7 本章小结61-63
• 第6章 总结与展望63-67
• 6.1 总结63-65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 作者简介及科研成果71-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：700921