汽车车桥直拉杆闭式径向温挤压成形研究

发布时间：2017-08-24 15:12

  本文关键词：汽车车桥直拉杆闭式径向温挤压成形研究

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【摘要】：随着改革开放以来社会的发展,我国已经成为世界上汽车保有量最大的国家。车桥拉杆作为汽车转向总成中的重要零件,其性能好坏直接影响汽车行驶的安全性,因此,例来备受零件生产商的关注。传统拉杆生产存在着材料利用率低、产品质量相对较差、工人劳动条件恶劣、模具寿命短等问题,无法满足行业“近净成形”及“绿色制造”的发展要求。在此背景下,本文提出了一种汽车拉杆闭式径向温挤压成形新工艺,研究了拉杆成形过程中温度变化、金属流动特点、成形力计算及成形设备选取、坯料尺寸优化、模具结构设计等内容,完善了拉杆闭式径向挤压成形工艺。拉杆成形既不属于平面问题也不属于轴对称问题,计算成形力比较困难。本文以主应力法与功平衡法,分别建立数学模型,获得拉杆总挤压力的计算公式。根据挤压力大小优选挤压设备,最终确定公称压力为1500kN的双动油压机。本文借助有限元模拟软件DEFORM-3D对拉杆成形的热力耦合问题进行了模拟,分三个阶段完成。分析结果可知,温度对拉杆关键部位的成形有直接影响,若球接凹槽处温度降低速度过快,则会因金属流动不充分而出现挤压缩尾。最终确定以40Cr为坯料的拉杆成形模拟,温度控制在740~760℃为宜。对拉杆挤压时的金属流动情况进行了研究,从有限元软件中可清楚看到金属各点的流动趋势。由模拟结果可知,在金属未进入径向枝丫之前,主要在模腔内发生带有凹槽的镦粗变形。当发生径向挤压时,金属流动方向突然发生改变,与垂直轴线呈一定角度进入凹腔,再加之金属与模腔的摩擦作用,金属流动出现紊流,流动不均匀性严重,若不以润滑剂改善挤压条件,很容易发生折叠及角隙填充不满的情况。设计了钨钼钢汽车直拉杆挤压模具,根据成形特点及经验公式优化型腔尺寸。最后在压力机上进行拉杆挤压试验,对成品制件出现的问题进行了分析,并提出改进措施。试验结果与理论分析及模拟结果具有较好的一致性,表明拉杆径向温挤压成形工艺是可行的,为该工艺的推广积累了经验。
【关键词】：汽车直拉杆 径向温挤压 有限元模拟 模具结构设计
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 汽车拉杆生产概况12-13
• 1.2 温挤压技术特点及应用13-14
• 1.3 温挤压变形机理概述14-16
• 1.3.1 晶内变形14-15
• 1.3.2 晶界变形15
• 1.3.3 回复与再结晶15-16
• 1.4 温挤压技术的发展16-17
• 1.5 课题来源及研究内容17-20
• 第2章 汽车拉杆金属流动性分析与温度选择20-30
• 2.1 拉杆挤压填充阶段20-22
• 2.2 拉杆基本挤压阶段22-23
• 2.3 终了挤压阶段23-25
• 2.4 拉杆径向挤压的金属流动25-27
• 2.5 拉杆挤压温度选择27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 计算汽车拉杆挤压力的基本理论30-42
• 3.1 金属塑性变形的力学基础31-32
• 3.2 主应力法32-36
• 3.3 功平衡法36-40
• 3.3.1 塑性变形功37-39
• 3.3.2 计算摩擦功39-40
• 3.3.3 外力所做的功40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 汽车拉杆成形工艺的数值模拟42-60
• 4.1 DEFORM-3D软件介绍42-43
• 4.2 拉杆分析模型建立43-46
• 4.2.1 坯料材料的确定44-45
• 4.2.2 坯料大小的确定45-46
• 4.3 拉杆径向挤压第一阶段模拟46-49
• 4.3.1 坯料网格化处理46-47
• 4.3.2 定义坯料的传热边界条件47-48
• 4.3.3 第一阶段后处理及其结果分析48-49
• 4.4 拉杆径向挤压第二阶段模拟49-52
• 4.4.1 模具网格划分与材料添加49-50
• 4.4.2 对象间关系与模拟控制设定50-51
• 4.4.3 第二阶段后处理及其结果分析51-52
• 4.5 拉杆径向挤压第三阶段模拟52-54
• 4.5.1 添加凸模与工件定位52-53
• 4.5.2 模拟控制及再次定义对象间关系53-54
• 4.6 拉杆径向挤压模拟结果分析54-58
• 4.6.1 挤压温度场分析54-56
• 4.6.2 金属流动特性分析56-57
• 4.6.3 拉杆成形情况分析57-58
• 4.7 本章小结58-60
• 第5章 汽车拉杆挤压模具设计60-70
• 5.1 模具材料选择60-62
• 5.2 可分凹模模具设计62-65
• 5.2.1 凹模分流器设计62-63
• 5.2.2 模具模腔与冲头设计63-65
• 5.3 模具结构设计65-66
• 5.4 润滑剂66-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第6章 汽车拉杆径向温挤压试验70-74
• 6.1 试验方案及试验设备70-71
• 6.2 试验结果分析71-72
• 6.3 本章小结72-74
• 第7章 结论与展望74-76
• 7.1 结论74
• 7.2 展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果80-82
• 致谢82

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本文编号：731988