车轮轮辋旋压成形技术研究

论文摘要

目前铝合金轮毂作为汽车的安全性要求最高的零部件,其制造技术也在不断发展。锻造铝轮毂的质量最好,但成本高,效率低。近年来,欧美车轮行业逐步用锻旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺。轮毂的强旋成形是在热锻工艺基础上发展起来的,锻造制坯后进行旋压成形,提高了制造精度和力学性能。与世界许多发达国家相比,我国在这一方面的研究相对滞后,轮毂强旋成形时的变形机理在理论上还不是很成熟,而且也找不到用来指导生产实践的具体理论。根据轮毂旋压成形工艺,依据实际情况对轮毂旋压成形的边界、接触、运动轨迹、摩擦等条件进行确定,应用ABAQUS软件对成形过程进行三维有限元数值模拟,得出了成形过程中变形区应力、应变的分布规律。并分析了在壁厚减薄率一定时,不同旋轮进给率下坯料金属的径向变形、应力、应变及旋压力的变化规律。最后结合实验结果,分析了铝轮毂在强旋成形过程中产生的各种缺陷及原因。将数值模拟结果与实验结果进行分析比较,为用数值模拟方法进一步深入研究铝合金轮毂强旋的成形机理和特点打下良好的基础,为类似复杂零件的精密成形提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外铝合金轮毂的制造工艺
• 1.2.1 国外强力旋压技术概况
• 1.2.2 国内强力旋压技术概况
• 1.3 数值模拟技术在旋压成形中的应用概况
• 1.3.1 弹-（粘）塑性有限元法
• 1.3.2 刚-（粘）塑性有限元法
• 1.4 选题研究背景及意义
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 塑性有限元基本理论及应用软件
• 2.1 引言
• 2.2 大变形弹塑性有限元理论概要
• 2.2.1 屈服准则
• 2.2.2 流动准则
• 2.2.3 硬化准则
• 2.2.4 弹塑性本构方程
• 2.2.5 增量形式的平衡方程与T.L.公式
• 2.2.6 弹塑性大变形有限元方程
• 2.3 基本问题的处理
• 2.3.1 变形体的运动描述
• 2.3.2 接触问题的处理
• 2.3.3 非线性问题的处理
• 2.4 软件工具
• 2.4.1 UG 软件
• 2.4.2 数值模拟软件ABAQUS
• 2.5 本章小结
• 第3章 轮毂旋压成形工艺制定
• 3.1 引言
• 3.2 本文铝合金轮毂的成形工艺
• 3.3 旋压毛坯的制定
• 3.4 轮毂强力旋压成形工艺分析
• 3.4.1 旋压成形技术简介
• 3.4.2 旋轮形状
• 3.4.3 旋轮进给率
• 3.4.4 旋压道次和壁厚减薄率
• 3.4.5 旋压力
• 3.5 轮毂旋压成形过程中的应力、应变
• 3.6 轮毂旋压成形时的三个区域
• 3.7 轮毂旋压成形过程中产生的缺陷
• 3.8 本章小结
• 第4章 轮辋旋压数值模拟及其实验结果分析
• 4.1 引言
• 4.2 模拟旋压需要确定的几个问题
• 4.2.1 模拟第一道次发现问题分析
• 4.2.2 模拟第二道次需要确定的几个问题
• 4.3 按进给率变化的模拟结果
• 4.3.1 进给率对坯料金属径向变形的影响
• 4.3.2 进给率对应力、应变的影响
• 4.3.3 旋压力随进给率的变化
• 4.4 轮辋旋压实验
• 4.4.1 实验所用设备
• 4.4.2 实验原始数据
• 4.4.3 实验结果分析
• 4.5 实验和模拟的分析比较
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介