汽车转向节锻造工艺及有限元模拟研究

论文摘要

随着汽车工业的迅猛发展,汽车性能不断提高,汽车零部件中对高精度、形状复杂锻件的需求量越来越大,锻造新工艺、省材节能工艺等的开发对于新型汽车零件的生产尤为重要。转向节是汽车上的关键零件,它既支撑车体重量,又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩,因此对其机械性能和外形结构要求严格,是汽车上的重要安全零件之一。探索该类锻件的合理锻造方法对我国汽车工业的发展具有重要意义。本文对汽车转向节进行工艺分析,绘制转向节的计算毛坯图,确定设备吨位,给出转向节的锻造工艺流程。进行转向节锻造模具设计,给出预锻、终锻模具的主要参数。然后建立汽车转向节挤压成形过程的三维有限元模拟,运用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D对汽车转向节热模锻成形工艺进行系统分析,模拟研究其成形过程中的制坯、预锻及其终锻过程,得到成形过程中金属的流动规律,等效应力、应变分布情况及行程—载荷曲线。在次基础上,设计了转向节热模锻工艺与模具。提出了一种汽车转向节锻造新工艺,该工艺将预锻改进为封闭飞边闭式锻造。对汽车转向节封闭飞边闭式锻造进行研究,对新工艺进行数值模拟,研究飞边槽宽度等参数对锻造过程的影响。在此基础上确定了汽车转向节封闭飞边闭式锻造的主要参数。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车零件生产工艺现状
• 1.3 精密塑性体积成形技术研究现状
• 1.4 有限元模拟在金属塑性成形中的应用
• 1.4.1 金属塑性成形过程研究方法
• 1.4.2 有限元模拟技术发展概况
• 1.4.3 有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 三维刚塑性/刚粘塑性有限元基本理论及方法
• 2.1 引言
• 2.2 刚塑性/刚粘塑性有限元基本方程
• 2.2.1 刚塑性/刚粘塑性材料基本假设
• 2.2.2 塑性力学基本方程
• 2.3 刚塑性/刚粘塑性有限元变分原理
• 2.4 刚塑性/刚粘塑性有限元求解过程
• 2.5 有限元模拟系统分析
• 2.5.1 有限元模拟系统的组成
• 2.5.2 有限元模拟系统的发展过程
• 2.5.3 DEFROM有限元模拟系统
• 2.6 小结
• 第3章 汽车转向节热模锻成形工艺和模具设计
• 3.1 引言
• 3.2 转向节研究现状概述
• 3.2.1 转向节典型生产工艺概述
• 3.2.2 转向节生产研究现状
• 3.2.3 热锻工艺需要注意的几个问题
• 3.3 汽车转向节锻造工艺分析
• 3.3.1 汽车转向节零件图
• 3.3.2 汽车转向节热锻件图的设计
• 3.3.3 计算毛坯图的绘制
• 3.3.4 计算变形力、选定设备
• 3.4 模具设计
• 3.5 小结
• 第4章 汽车转向节锻造过程有限元模拟和实验
• 4.1 三维设计
• 4.2 制坯过程有限元模拟
• 4.2.1 整体拔长
• 4.2.2 杆部拔长
• 4.2.3 劈挤叉部
• 4.3 预锻过程有限元模拟
• 4.4 终锻过程有限元模拟
• 4.5 模具制造与实验
• 4.5.1 模具制造
• 4.5.2 锻造实验研究
• 4.6 小结
• 第5章 汽车转向节封闭飞边闭式锻造新工艺研究
• 5.1 引言
• 5.2 转向节封闭飞边闭式锻造工艺
• 5.3 转向节封闭飞边闭式锻造模拟
• 5.3.1 预锻变形过程分析
• 5.3.2 飞边槽宽度对成形过程的影响
• 5.3.3 闭式锻造和开式锻造的对比
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表