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中厚板半桥壳锻造过程数值模拟及成形工艺优化设计
| 论文题名： | 中厚板半桥壳锻造过程数值模拟及成形工艺优化设计 |
| 关键词： | 汽车工业;中厚板半桥壳;锻造过程;数值模拟;成形工艺;优化设计 |
| 摘要： | 汽车桥壳作为汽车驱动桥的重要组成部件，支承汽车载重，固定左、右驱动轮轴向位置并传递扭矩，其力学性能与制造质量要求较高。然而，在实际生产过程中，由于一步锻压成形对坯料形状、成形温度具有较高要求，若工艺、模具、坯料尺寸设计不合理，在中厚板半桥壳成形过程中，制件易出现变薄、折叠、充填不满等问题。因此，系统研究中厚板半桥壳成形过程金属流动规律对于合理设计工艺和坯料形状具有十分重要的理论与现实意义。 本文以中厚板半桥壳锻造成形过程为研究对象，采用反向模拟法，确定了坯料的下料形状及尺寸，基于DEFORM-3D建立了半桥壳成形有限元模型，并对其进行了数值模拟及分析，揭示了成形过程中金属的流动规律，分析了成形件的等效应力、温度分布规律及行程载荷曲线，得出了现阶段半桥壳成形情况及主要成形缺陷。同时采用点追踪方法，获得了成形件在中心对称面处的减薄率分布规律，并揭示了影响成形件壁厚减薄率的机制。 采用响应曲面法设计CCD试验，以降低桥壳侧壁减薄率为优化目标，选择下模圆角半径、锻造速度、摩擦因子及锻前坯料温度为优化工艺参数，同时将上述工艺参数对半桥壳成形件温度和等效应力分布及模具最大载荷的影响作为筛选的约束条件构建了响应曲面模型，借助PB设计方法完成显著因子的筛选，采用DEFORM数值模拟得到的CCD试验结果，建立了模型传递函数，并通过规划求解进行了优化设计，进而制定了中厚板半桥壳成形工艺优化方案。优化后，成形件壁厚减薄最严重部位减薄率降低了26.33％，优化效果明显。 本文采用半桥壳成形过程的有限元数值模拟结果，基于插值法进行了坯料与模具间的载荷映射，建立了模具应力分析有限元模型，对成形终止阶段的锻造模具进行了受力分析，模拟获得了成形模具的应力、温度分布规律及上模最大载荷，同时揭示了摩擦因子对模具应力场、温度场及最大载荷的影响。 |
| 作者： | 叶新玉 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 赵国群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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