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原文传递钢制车轮轮辋滚压和轮辐强力旋压成形工艺分析研究

论文题名：	钢制车轮轮辋滚压和轮辐强力旋压成形工艺分析研究
关键词：	钢制车轮;轮辋滚压;强力旋压;成形工艺;应变分布
摘要：	无内胎钢制车轮是重载车辆中的重要零部件,由轮辋和轮辐焊接而成,轮辋的成形是一个多工序复杂的过程,其中主要工序是扩口工序和三道次滚压工序,轮辐采用三旋轮错距强力旋压工艺,包含强力旋压和普通旋压工艺的特点。轮辋和轮辐生产企业常常是依靠经验或者采用试错法以提高工件成形质量,但该方法周期过长,成本过高。有限元数值模拟技术能够实时跟踪成形过程中材料的流动情况,在预先评估工件成形性能,改进工艺设计方案,提高产品质量等方面具有巨大优势。本文利用有限元仿真软件ABAQUS对轮辋成形过程和轮辐成形过程进行数值模拟分析,探究轮辋、轮辐成形过程中工件的变形机理,预测产品缺陷并控制产品缺陷,为提高轮辋和轮辐产品质量提供理论支持。　　基于ABAQUS软件,建立轮辋扩口工序、三道次滚压工序的三维弹塑性有限元仿真模型,解决了建模过程中所涉及到的侧导轮边界条件、加载曲线的施加,全过程应力、应变数据的传递等关键问题。并对轮辋成形过程中的等效应力,应变分布及变化进行了分析。　　分析了扩口工序中工件的应力状态,发现环向拉应力过大会造成焊缝处开裂,提出最大环向拉应力平均值的概念;发现随着摩擦系数或材料屈服强度的增大,工件最大环向拉应力平均值增大,工件焊接接头开裂倾向增大。研究了一道次滚压工序中下辊的进给速度、摩擦系数、材料厚度、滚速等对工件成形质量的影响:发现增大进给速度对轮辋滚压的成形质量有利;摩擦系数增大,会加剧凹槽圆角处的减薄;降低滚速有利于减小凹槽圆角处的减薄变形。针对轮辋成形过程轮缘跑偏的缺陷,本文对第一道次滚压模具设计进行改进,数值模拟分析表明模具改进后,轮缘跑偏缺陷都得到较大的改善。　　利用ABAQUS软件建立了轮辐三旋轮错距旋压过程的弹塑性有限元仿真模型。阐述了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮轨迹曲线的加载方法。获得了等效应力、等效塑性应变、轮辐厚度的分布和变化情况,发现坯料与芯模圆角接触的区域及轮辐外缘收口处等效应力较大,等效应变在轮辐周向上分布比较均匀形成一圈一圈的应变环,板坯中心区域厚度基本不发生变化,沿母线方向厚度发生变化,沿周向厚度相同。　　研究轮辐错距旋压过程中工件的变形机理,利用应力偏张量的第三不变量将工件分为不变形区,已变形区,主要变形区和待变形区,对成形过程中材料的流动性进行了分析。研究了滚速、错距值、摩擦系数、进给速度对轮辐成形质量的影响。滚速越大,材料沿母线的流动性变好;轴向错距值越大,材料的不均匀变形变大;提高摩擦系数有利于材料沿母线方向流动;进给速度对材料成形影响复杂,在成形的前期,提高进给速度有利于材料的流动,而成形后期进给速度过大会造成材料的堆积。
作者：	张云开
专业：	材料加工工程
导师：	路平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华侨大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文