汽车铝合金轮毂强力旋压成形工艺研究

论文摘要

伴随着汽车工业向环保、舒适、安全、节能方向发展,汽车的轻量化设计显得尤为重要。轮毂作为承载汽车全身重量的重要部件,其性能的好坏将直接影响到汽车的寿命、外观、安全性和舒适性。铝合金轮毂以其优美的外观、高的强度、良好的散热性、相对轻的质量、较小的惯性阻力等,已经逐渐代替钢制轮毂,成为高品位汽车的标志。旋压成形工艺作为一种先进的制造技术,逐渐的应用到汽车轮毂的制造和生产中,汽车轮毂的强力旋压过程是一个复杂的成形过程。为了系统的研究汽车轮毂强力旋压成形规律,在对轮毂强力旋压工艺分析的基础上,建立了符合实际的力学模型。利用有限元分析软件ABAQUS对轮毂的强力旋压过程进行数值模拟,得到旋压成形过程各道次的应力应变分布情况,分析了变形区金属的流动规律和塑性成形机理,为有效的制定成形工艺、优化工艺参数提供了依据。对不同工艺参数下,汽车轮毂的旋压成形过程进行数值模拟,得到减薄率、进给比、旋轮工作圆弧半径和芯模转速等工艺参数对轮毂成形件质量和精度的影响规律。在此基础上,分析了汽车轮毂旋压成形时所出现的起皮、鼓凸、壁厚不均和轨迹表面等缺陷,并对缺陷原因进行说明。在数值模拟的基础上,选取合适的工艺参数,并采用正交表分配各因素的值,进行工艺参数的优化设计。以内径偏差和壁厚偏差为主要判断依据,通过正交试验的方法分析进给比、旋轮圆弧半径、芯模转速和摩擦条件对旋压成形质量的影响关系,得到最优的工艺参数的组合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铝合金轮毂的成形工艺
• 1.2.1 铸造法
• 1.2.2 锻造法
• 1.2.3 旋压法
• 1.3 铝合金轮毂成形工艺的比较
• 1.4 旋压的分类和发展概况
• 1.4.1 旋压技术分类
• 1.4.2 强力旋压技术的研究概况
• 1.5 轮毂成形有限元理论
• 1.5.1 刚塑性力学基本方程
• 1.5.2 刚塑性有限元法的理论基础
• 1.6 ABAQUS 软件的介绍
• 1.7 本课题选题背景和意义
• 1.8 本课题研究的主要内容
• 第二章 汽车轮毂强力旋压工艺分析及数值模拟
• 2.1 强力旋压成形工艺及参数选择
• 2.1.1 旋压成形工艺分析
• 2.1.2 旋压成形工艺参数确定
• 2.1.3 成形工艺方案的确定
• 2.2 轮毂强力旋压有限元模型的建立
• 2.2.1 模型的离散化
• 2.2.2 边界条件的处理
• 2.2.3 摩擦条件的处理
• 2.2.4 各道次旋轮运动轨迹的确定
• 2.3 轮毂旋压成形模拟结果及其分析
• 2.3.1 第一、第二道次强力旋压模拟结果及分析
• 2.3.1.1 第一道次模拟结果分析
• 2.3.1.2 第二道次模拟结果分析
• 2.3.2 第三道次普旋成形模拟结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 工艺参数对汽车轮毂旋压成形的影响
• 3.1 引言
• 3.2 各个工艺参数对成形的影响
• 3.2.1 减薄率对轮毂成形的影响
• 3.2.2 旋轮工作圆弧半径的影响
• 3.2.3 进给比旋压对成形影响
• 3.2.4 芯模转速对轮毂成形的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于正交实验的轮毂强力旋压阶段参数优化
• 4.1 正交试验法
• 4.1.1 正交试验法原理
• 4.1.2 正交试验分析法—极差分析的原理
• 4.1.3 强力旋压正交试验设计
• 4.2 试验结果极差分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的学术论文