详情

原文传递车辆齿形离合器毂塑性成形工艺设计与数值模拟研究

论文题名：	车辆齿形离合器毂塑性成形工艺设计与数值模拟研究
关键词：	汽车离合器毂;塑性成形;工艺设计;数值模拟
摘要：	随着汽车行业的国际竞争日益激烈以及环境保护重视程度日渐提高，对汽车零部件设计与制造的轻量化、精密化、高效化、低能耗、低成本要求越来越高。近年来，自动变速器在车辆中的应用越来越广泛，在其关键零部位之一的离合器中，采用齿形离合器毂，可以降低自动变速器的重量，充分利用其内部空间，减少车辆使用中的能耗。　　齿形离合器毂属于表面积较大的阶梯型深筒类薄壁零件，其周向均布有齿形轮廓，且内外齿壁厚和侧齿壁厚不均，内外齿形圆角较小，外齿顶的位置还存在油孔。由于离合器毂需要与摩擦片等零件配合使用，对成形质量的要求高，其加工难度较大。目前，我国主要采用铸造成形并辅助大量的切削加工制造离合器毂，或者引进国外成套塑性成形技术和装备，甚至直接进口零部件。为提高相关产业的竞争力，高质量、低成本制造齿形离合器毂零件，研究精密高效塑性成形工艺极为必要。　　离合器毂齿成形是整个零件塑性成形的难点和技术关键。本文基于离合器毂零件结构特点的分析，制订了离合器毂塑性成形方案及完整工艺流程，并对主要工序进行相关参数分析和计算；特别针对毂齿塑性成形，设计了冲挤成形、轴向辊挤成形和滚轧三类成形方法及其多种成形工艺方案；鉴于数值模拟在塑性成形新工艺研究中无可比拟的优越性，对上述各成形方案进行了成形过程数值模拟分析与对比，并给出相关参数的影响规律和参数择优。　　设计了内外齿同步冲挤、内外齿分步冲挤和内外齿渐进式冲挤三种毂齿冲挤成形方案。通过数值模拟对比分析成形过程中的应力应变场、齿形填充情况、成形载荷和回弹情况，确定渐进式冲挤成形最优方案，分步冲挤次优方案，进而探讨了渐进式冲挤成形中凹模入模角、冲挤速度和摩擦等关键参数对成形的影响，并给出合理参数。　　借鉴国际上近年提出的毂齿整体轴向辊挤成形工艺，设计了三点辊挤成形新方案；通过对比分析两种辊挤成形中的应力应变场分布、毂齿及圆角成形性、成形载荷和回弹，验证了三点辊挤成形方案的可行性，不仅能避免整体辊挤成形存在的离合器毂齿数受限、模具空间受限、滚轮与凹模安装调试困难等问题，而且在降低载荷、改善金属流动性、调整加工参数方便等方面独具优势。计算结果表明，毂齿三点辊挤成形虽较整体辊挤的回弹量大，但完全满足零件公差要求。针对三点轴向辊挤成形，进一步分析了滚轮直径和凸模运动速度等关键工艺参数的影响并对其择优。　　基于齿轮和花键等块状类齿形零件滚轧成形工艺的分析,并结合离合器毂零件的特点，提出了离合器毂齿的三辊滚轧成形工艺，并通过有限元数值模拟对成形过程中的应力应变分布、成形载荷、圆角填充情况等进行对比。结果表明，采用三辊滚轧工艺可成形出离合器毂齿形状，并具有较好的成形效果。在此基础上，进一步探讨了轧辊转速和摩擦等关键参数对成形性的影响，并确定出较优参数。
作者：	贾阳阳
专业：	材料加工工程
导师：	寇淑清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文