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热挤压成形仿真关键技术的研究与实现
| 论文题名： | 热挤压成形仿真关键技术的研究与实现 |
| 关键词： | 热挤压成形;汽车后桥;生产工艺 |
| 摘要： | 金属塑性成形过程模拟是实现短周期内，以较低成本设计出参数合理的模具，并制订最优的工艺参数，生产出高质量产品，它可以实时描述整个金属塑性成形过程。而要成功实现挤压成形工艺的过程模拟，依赖于许多因素，包括型材和模具尺寸、材料本构关系、摩擦、温度、挤压速度、加热长度等。 成熟的仿真分析技术可以有效地降低企业的设计和生产成本，并获取许多常规试验手段无法测得的数据，从而增强企业研发新产品的能力和在市场上的竞争能力。作者对河南南阳红阳热冲压锻件厂进行了实地考察和调研，对该厂用热挤压方法生产的汽车半轴、支撑轴和挂车后桥进行虚拟仿真分析，验证了体积成形有限元方法的可行性，缩短了新产品的开发周期，降低成本，对实际工艺方案的设计起到了指导与借鉴作用，有助于企业综合竞争力的提升。 本文分析了国内外的研究现状，论述了刚塑性有限元理论，借助刚塑性有限元理论研究热挤压的成形过程，进行了如下方面的研究工作： (1)分析了金属在高温下的流动应力、应变特性和对温度的敏感性，对高温金属材料的本构方程采用多元线性回归的方法进行数值拟合，并借助数值拟合公式预测20Cr在高温下的材料本构方程，为后续汽车后桥的有限元分析所使用。 (2)利用二维有限元模拟软件Deform2D对汽车半轴的热挤压成形工艺过程进行计算机模拟，通过分析挤压过程中毛坯的预热温度、挤压速度、摩擦系数对变形力和锻件外形的影响，对挤压生产提出了一组优化工艺参数，与工厂现行加工工艺参数相同，验证了体积成形有限元法的真实性。 (3)模拟汽车支撑轴管两步热挤压生产过程，并对汽车轴管热挤压的工艺方案和工艺参数进行分析和优化，得到理想的支撑轴外形。采用本文所述的两步成形热挤压工艺不仅可以节约材料，同时也可以节约工时，提高生产效率。 (4)采用薄壁钢管毛坯来实现汽车后桥的成形，成形的不可预测性很大，在工厂的实际试验中，也经常出现金属堆料现象而导致挤压过程无法顺利进行。本文模拟、研究了汽车后桥桥壳的两步成形。分别研究了加热长度、摩擦和挤压速度等因素对汽车后桥成形的影响，采用单目标优化的方法，综合各因素的影响，得到了一组优化的工艺参数。对汽车后桥的挤压生产工艺起到指导作用。 |
| 作者： | 张博 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 陈定方 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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