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汽车桥壳整体成形数值模拟及实验研究
| 论文题名： | 汽车桥壳整体成形数值模拟及实验研究 |
| 关键词： | 汽车桥壳;整体机械式胀形;旋压缩径;结构轻量化;数值模拟 |
| 摘要： | 近几年来汽车工业飞速发展,已逐渐成为国民经济的支柱产业,汽车零部件作为汽车工业的基础也同样发展迅速。与此同时,环境污染、能源短缺、原材料成本等都制约着汽车产业的发展,汽车结构的轻量化显得尤为重要。汽车桥壳是汽车传动系统中的关键零部件,起着支撑减速器和差速器、传递转矩的作用,其强度和刚度具有较高的要求,在保证桥壳满足服役要求的前提下实现结构的轻量化,具有重大意义。 在汽车结构轻量化的背景下,本文采用机械式整体成形工艺生产桥壳,针对传统桥壳生产工艺存在的各种缺陷,运用理论分析、计算机数值模拟分析和实验分析相结合的方法研究汽车桥壳整体机械式成形工艺,包含两端半轴套管旋压缩径和中部琵琶包胀形工艺。基于ABAQUS软件平台对方形管坯两端旋压缩径成形工艺进行数值模拟研究,预测成形过程中金属流动规律、应力应变分布规律、轴向长度变化和壁厚变化规律、可能产生的缺陷。研究结果表明:方形管坯四个圆角部位首先接触凹模并产生塑性变形,且在随后的变形过程中最大等效应力应变、最大壁厚都出现在该处,是缩径过程中最容易产生失稳和折叠缺陷的部位,在实际生产中应该加以控制;缩径道次的增加,累积变形量增加,等效应变增大,壁厚增大,有利于提高桥壳服役寿命。 深入分析胀形过程中变形区域受力状态,采用有限元软件MARC模拟胀形过程,预测易产生拉裂和折叠的潜在区域,获得金属流动、应力应变分布规律和壁厚分布规律,分析工艺孔形状和长度对壁厚分布的影响,并提出一种采用琵琶包中部切制三角槽的管坯成形工艺,通过设计模具进行物理实验验证,对胀形过程中产生的回弹现象及补偿进行了研究,结果表明数值模拟结果与实验结果较为接近,琵琶包中部承受较大的切向压应力和压应变,在胀形过程中易产生起皱失稳缺陷,过渡区域承受较大的切向拉应力和拉应变,在胀形过程中壁厚减薄,严重时会产生拉裂现象,影响桥壳的强度和服役期限;增加三角槽可以有效缓解琵琶包中部起皱缺陷,为后续批量生产提供了有价值的参考。 |
| 作者： | 李纪龙 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 薛克敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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