輪輞滾壓過(guò)程仿真與成形工藝研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，輪輞滾壓成形工藝研究依靠傳統(tǒng)的“試錯(cuò)法”，在過(guò)去取得一定的成績(jī)。但這種方法調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，成本高，不能適應(yīng)目前企業(yè)所面臨新技術(shù)的挑戰(zhàn)，同時(shí)由于輪輞加工截面復(fù)雜、工藝參數(shù)多和工序多等特點(diǎn)，人們尚未完全有效地掌握輪輞成形規(guī)律并控制加工質(zhì)量這一重要難題。近年來(lái)，在能源和環(huán)境的壓力下企業(yè)紛紛把研究重點(diǎn)投向了高強(qiáng)鋼輪輞，由于現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，要想深入掌握各種型號(hào)產(chǎn)品的成形工藝，僅僅依靠理論解析或?qū)嶒?yàn)研究比較困難。 目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、的飛速發(fā)展和有限元技術(shù)的不斷成熟給工程研究帶來(lái)了一場(chǎng)革命。有限元分析已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用分析不可或缺的主流手段。對(duì)高強(qiáng)鋼輪輞滾壓成形工藝進(jìn)行數(shù)值仿真建模，不僅可以預(yù)測(cè)成形性能，較為準(zhǔn)確地了解應(yīng)力應(yīng)變和成形質(zhì)量等情況，還可以進(jìn)行成形質(zhì)量敏感因素分析及工藝優(yōu)化，科學(xué)地指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)和成形質(zhì)量控制，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，節(jié)約生產(chǎn)成本。 本文主要工作是，在有限元軟件ABAQUS 上探討輪輞多工步滾壓過(guò)程數(shù)值仿真建模方法，并進(jìn)行某輪輞成形質(zhì)量

3、敏感因素分析和實(shí)際工藝改進(jìn)工作，開(kāi)展了輪輞滾壓成形過(guò)程的三維彈塑性有限元數(shù)值仿真建模問(wèn)題，研究滾壓成形過(guò)程中有限單元、求解算法、仿真加載速度和導(dǎo)向輪建模等，其中重點(diǎn)討論導(dǎo)向輪與坯料的接觸建模方法。針對(duì)滾壓工藝邊界條件復(fù)雜性，采用虛擬彈簧來(lái)模擬導(dǎo)向輪真實(shí)氣缸，實(shí)現(xiàn)滾壓工藝中導(dǎo)向輪和坯料間的接觸。研究表明，在ABAQUS/Explicit模塊上通過(guò)選取殼單元和導(dǎo)向輪與坯料的柔性接觸等方法可以獲得準(zhǔn)靜態(tài)求解及滿意的計(jì)算效率。以此為基礎(chǔ)，完成了

4、某14 寸車(chē)輪輪輞的多工步數(shù)值仿真（擴(kuò)口和3 步滾壓工序）。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值比較表明，本文所建立的輪輞滾壓過(guò)程仿真建模方法及其多工步數(shù)值仿真是可信的，為進(jìn)一步理解工藝規(guī)律和控制成形質(zhì)量提供有效方法。 輪輞成形多工步數(shù)值仿真顯式，輪輞成形過(guò)程各工序中輪緣圓角處厚度減薄量最大，其次是凹槽底部靠近輪緣圓角處。基于數(shù)值仿真及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，考察了材料參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)輪輞滾壓成形質(zhì)量缺陷（圓角減?。┑挠绊?。敏感因素分析表明，對(duì)所研究因素