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汽车前轴近净形辊锻数值模拟与成形规律的研究
| 论文题名： | 汽车前轴近净形辊锻数值模拟与成形规律的研究 |
| 关键词： | 汽车前轴;辊锻;近净形成形;有限元;数值模拟 |
| 摘要： | 本文对近净形辊锻进行了较为深入的理论探讨和三维有限元数值模拟,并进行了实验验证和工业应用.从分析前轴近净形辊锻的金属流动变形规律入手,对前轴近净形辊锻工艺的变形特点和变形难点进行了分析研究.主要对具有纵向突变形状的部位的弹簧座部位的成形进行了研究,指出了辊锻件的前壁和后壁,并分析了辊锻件变形流动和模具型槽的相互作用关系.运用共轭曲面原理,分析了模具型槽线和辊锻件轮廓曲面的几何关系,为准确设计前轴近净形辊锻模具型槽提供了理论依据.近净形辊锻过程存在着不均匀变形、展宽、毛坯与型槽在纵向的同期啮合、前壁难成形区的成形、辊锻件长度控制等方面的不确定因素,技术难度较大.本文中探讨了前轴近净形辊锻各道次孔型的选择与设计,变形量的合理分配原则,前滑、展宽等基本工艺参数的选定,四道次纵向匹配及长度尺寸的控制等有关问题.在上述研究基础上,对四个道次的辊锻模具建立了模型,采用三维刚塑性有限元程序DEFORM-3D模拟了前轴近净形辊锻工艺过程,分析了辊锻过程中金属变形的规律,研究了模具参数对成形质量的影响以及辊锻力矩与辊锻力的变化规律.通过汽车前轴近净形辊锻物理模拟和实验研究,解决了辊锻件流动成形过程中出现的问题,得到了理想的前轴近净形辊锻件.将模拟结果通过相应的工艺实验比较,吻合性较好,模拟结果对于改进辊锻工艺设计、提高模具设计水平具有指导作用.以理论分析和数值模拟结果为依托,从工艺选定到设备选型,为工厂新建了一条以加强型Ф1000mm辊锻机为辊锻设备,25000kN摩擦压力机为模锻设备的前轴近净形辊锻-模锻生产线,并于2004年7月投产,2004年11月通过由四川省经贸委主持的专家鉴定.该生产线以120MN热模锻压力机生产线约1/10的投资达到了如下节材降耗效果:以锻造YQ153A前轴锻件为例,和原3t锤掉头锻工艺相比,每件节省原材料10kg,每件综合成本降低92.54元,以每年生产10万件前轴计算,每年可节省钢材1000t,生产成本降低925.4万元.经济效益十分可观,推广应用前景良好. |
| 作者： | 蒋鹏 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 罗守靖 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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