铝合金轮毂旋压成形的数值模拟分析研究

铝合金轮毂旋压技术是近几年才发展起来的车轮成形新工艺方法,运用刚塑性有限元软件DEFORM 3D对铝合金轮毂旋压成形过程进行数值模拟,考察了特定减薄率、进给率等主要工艺参数对成形过程的影响规律。要保证铝合金轮毂旋压成形质量,关键是控制好三个主要工艺参数因素,即选择正确的进给率,合理的旋压道次,合适的旋轮圆角半径。通过综合分析数值模拟计算的结果,得出一组较合理的工艺参数,可以为旋压铝合金轮毂的实际生产提供理论指导。     

车轮轮辋轻量化分析与研究

采用Pro/Engineer软件进行铝合金轮毂建模,以16x7J汽车铝合金轮毂为研究对象,根据弯曲疲劳试验,运用有限元分析软件ANSYS Workbench建立了考虑螺栓及法兰作用效果的车轮整体模型。以轮辋厚度为变化量,建立了不同尺寸的车轮模型。通过对有限元计算结果的分析,得到应力和应变分布情况。用改进后的史密斯公式法对车轮的寿命进行预测,通过寿命预测,轮辋厚度减少1mm其寿命仍可达到国家标准要求。研究表明:该方法可降低成本,减轻车轮重量,节省油耗,节能减排。     

基于DEFORM的DMFW主飞轮旋压成形数值模拟

针对汽车双质量飞轮中主飞轮的成形采用铸造毛坯切削加工,加工成本高,材料浪费严重,应用DEFORM-3D软件对飞轮旋压的整个成形过程进行有限元模拟,得到了不同旋转进给比的旋压加工后的应力、应变分布效果图,以及X、Y、Z等3个方向的旋压力图,分析了变形区的应力、应变分布规律,为飞轮进行旋压加工进行了工艺研究,为优化工艺参数提供了方法和依据,降低了研制费用。     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。     

用普通旋压工艺成形风机零件轮毂

针对风机行业中轴流风机的关键零件轮毂，从成形方法选择、比较到选用旋压加工方法后的毛坯确定、模板设计、旋压参数选择、旋压机床控制等方面对普旋成形工艺进行讨论；结合旋压成形试验过程，给出了较理想的工艺方法，确认普旋工艺用于风机轮毂零件的成形加工，可得到美观实用的产品，企业又可获得很高的经济效益和很好的社会效益。     

液压成形S500MC高强钢汽车轮辋疲劳性能的有限元模拟

以厚度为2.0 mm的S500MC微合金高强钢板为材料,采用液压成形工艺制造汽车轮辋,通过有限元方法分析该轮辋的疲劳性能,并与常规滚压成形2.3 mm均匀壁厚SPFH540中强度低合金钢轮辋和2.0 mm均匀壁厚S500MC微合金高强钢轮辋进行对比.结果表明:液压成形轮辋壁厚的最大减薄率为10.9％;液压成形轮辋的截面弯曲应力和径向应力变化趋势与2种滚压成形轮辋的一致,说明轮辋局部减薄不会使其所受应力发生明显变化;液压成形轮辋的最大弯曲应力和最大径向应力低于该钢的屈服强度,最大弯曲应变和最大径向应变均远小于屈服应变,且疲劳性能安全系数均大于1,表明壁厚局部减薄不会影响轮辋的弯曲和径向疲劳性能.     

基于点追踪的AZ80镁合金轮毂复合挤压规律仿真研究

揭示镁合金轮毂复合挤压工艺过程中坯料金属的流动分布情况、关键部位材料变量历史演变规律,成为优化成形工艺并为后续胀形提供优质工件需要开展的重要研究内容。以某规格AZ80镁合金汽车轮毂复合挤压过程为对象,建立了该过程的适用可靠的DEFORM-2D有限元模型。通过点追踪功能,揭示了轮辋金属的流动分布情况、轮辋材料等效应变历史演变规律,为优化AZ80镁合金复合挤压工艺和为胀形工艺提供更为优良的挤压件提供重要的借鉴、指导依据。     

多V型皮带轮旋压成形过程的有限元分析

基于动力显式有限元软件,以电磁离合器皮带轮为侧,开展了两个工序的旋压成形工艺的数值模拟,研究了旋压成形过程中材料变形情况,对成形件的应力应变分布进行了分析。模拟结果表明：采用旋压成形工艺,通过设置合理的进给量、芯模转速等参数,成形出的零件不仅形状和尺寸满足要求,而且芯模和旋轮所受载荷不大,旋轮最大载荷为540kN,芯模最大载荷为19kN。该研究对旋压带轮的非线性有限元分析和实际生产中设备的选择具有一定的参考和实用价值。     

汽车轮毂轴承单元轴端铆合有限元分析

基于摆动辗压弹塑性成形理论,采用DEFORM软件建立汽车轮毂轴承铆合工艺的有限元模型,对轮毂轴承的铆合过程、变形特征及应力应变进行了系统分析,对铆合过程特征区域及特征点的变化规律进行了研究,并对仿真模型进行了试验验证。     

轴承套圈锻造工艺过程数值模拟研究

采用数值模拟技术对圆锥滚子轴承套圈闭式锻造成形过程进行了数值模拟,分析了成形载荷、速度场及等效应力等。并对闭塞式成形工艺过程进行了模拟与分析。对锻造工艺进行了改进,提出了轴承套圈旋压成形工艺。结果说明,闭塞式成形工艺成形的轴承套圈,等效应力应变分布较均匀,金属流线沿轮廓合理分布,但成形载荷高,对设备要求高,发现旋压成形工艺可以提高生产效率和产品质量,并对轴承套圈锻造生产具有广泛的适应性。     

超声激励对6061铝合金压缩性能的影响

金属成形过程中施加超声激励可显著减小金属成形力,提高金属的变形能力和加工质量。应力叠加、温度升高和接触界面摩擦条件的改变是成形力下降的主要因素。研究了下平板施加超声激励对6061铝合金压缩性能的影响。通过调整接触界面摩擦因数、超声振幅等主要加工参数,基于ABAQUS有限元软件的隐式积分算法模拟了单轴应力情况下施加超声振动对铝合金应力-应变关系的影响规律。结果表明,超声激励降低了工件和模具间的摩擦力并使得6061铝合金材料软化。     

铝合金筒形件强力正旋的应力应变分析

为确定更为符合实际的铝合金筒形件三旋轮正旋工艺参数选用原则,以某厂某型号铝合金筒形旋压件为研究对象,利用大型非线性有限元软件ANSYS对其在不同工艺参数下的三旋轮正旋旋压过程进行了三维动态模拟和应力应变分析。分析结果表明:当旋轮进给量在0.66～1.58 mm/r时,其应力和应变变化不大,相对比较稳定;旋轮圆角半径大于0.6倍且小于1.25倍铝合金筒形件坯料厚度比较合适;旋轮成形角取22°～24°较佳;旋轮直径取220～240 mm较合适。研究结论对铝合金筒形件正旋的进一步研究和生产实际具有重要意义。     

铝合金轮毂轮辋字符识别研究

为解决生产过程中轮毂识别问题,针对轮毂轮辋曲面的特点设计了图像预处理方案,进行了图像滤波,采用了边缘分割(Canny算子)对图像进行边缘提取,完成了参数设置,实现了轮辋字符信息提取。试验结果表明,该铝合金轮毂轮辋字符识别系统实现了轮毂的自动识别。     

铝合金大型薄壁异型曲面封头旋压成形研究进展

大型薄壁异型曲面整体构件是航天航空等重要领域迫切需要的高性能轻量化构件。旋压和淬火是实现该类构件整体化制造和性能控制的一种有效途径。然而,大型薄壁异型曲面旋压是多因素耦合作用下的多道次局部加载/卸载复杂过程,成形过程中易出现局部损伤破裂、起皱、隆起、不贴模等缺陷,且旋压后的淬火过程还易造成大的残余应力和淬火变形,并决定着构件的最终使用性能。在建立大型薄壁异型曲面构件旋压和淬火全过程有限元模型的基础上,分析大型薄壁异型曲面构件旋压过程中应力应变分布与变化规律;研究失稳起皱缺陷的形成机理,获得旋压工艺参数对薄壁壳体凸缘周向压应力的影响规律,提出控制凸缘起皱的方法;研究板坯尺寸波动对成形质量的影响;研究获得大型薄壁异型曲面封头旋压件淬火残余应力分布规律和淬火变形规律。     

重型车辆传动行动构件轻量化设计研究

重型车辆传动、行动构件数量多,采用铝合金轮毂轮辋代替原钢质构件能有效减少构件质量。针对高强铝合金韧性、弹性模量和疲劳强度低的问题,为满足其力学性能和保证安全性,在数值模拟和试验研究的基础上,建立构件性能、结构尺寸相匹配的等效静力韧度设计准则。在采用新制造工艺及成形方法使构件强度和韧性均提高的基础上应用该设计准则,结果表明新构件的静力韧度能达到原构件的水平。铝轮辋减重效果大于55%,铝轮毂减重大于60%,其安全系数为3.57,大于规定值3。经实际跑车验证,应用等效静力韧度设计准则设计的铝合金传动行动构件满足使用要求,解决了重型车辆轮毂轮辋采用高强铝合金替代同级别强度钢铁的瓶颈,为"以铝代钢"构件设计提供理论依据。     

重型车辆铝合金轮辋挤压成形技术及应用

轻量化是重型车辆节约能源和减少排放的有效措施,是提高车辆性能的重要途径。针对重型车辆传统采用钢制轮辋质量大、难以有效减重的问题,为推进重载汽车轻量化进程,开展铝合金轮辋挤压成形技术及应用研究。系统研究变形温度、变形次数对7A04合金组织与性能影响的基础上,提出7A04合金逐次控制变形技术,在480℃下4次变形,可获得较好的综合力学性能,解决了高强铝合金常规成形塑性差的问题;开发的空心坯料反挤压成形技术,主应力分析表明可减小接触面上正应力,解决了铝合金轮辋成形力大的问题,在12.5 MN挤压液压机上实现10.0-20轮辋的整体成形。7A04合金轮辋替代传统钢制轮辋减重55%以上,已通过实车考核并批量应用,为装备的轻量化提供新的技术途径。     

旋压成形带内筋筒形件的工艺研究及数值模拟

针对旋压成形带内筋筒形件的工艺进行试验研究和数值模拟.依据实际试件的尺寸及成形情况对边界、接触、摩擦以及空间运动等条件进行确定.建立三维有限元数学模型,分析在不同壁厚减薄率和旋轮进给率等工艺参数下内筋的成形情况和应力、应变及旋压力的变化规律.对试件在成形试验时出现的表面剥离、裂纹等缺陷进行预测和初步分析,可提高工作效率并降低研发成本,为进一步深入研究带内筋筒形件旋压工艺的成形机理和变形特点打下了良好基础,为优化工艺参数提供了有效方法和可靠依据.     

6061铝合金的动态拉伸性能及其本构模型

在0.08,35,110,210,550s~(-1)的应变速率下对6061铝合金进行单轴拉伸试验,对其动态拉伸性能进行研究,得到不同应变速率下的真应力-真应变曲线;基于Johnson-Cook本构模型,建立该铝合金的塑性变形本构模型,并对该模型进行了验证。结果表明:随着应变速率增加,6061铝合金的屈服强度增大,断后伸长率降低,但其断裂强度则未发生明显变化;建立的本构模型能够很好地描述6061铝合金在塑性变形过程中流变应力的变化。     

6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度关系研究

研究材料断裂应变与应力三轴度的关系,从而建立其断裂失效模型,对分析6061-T6铝合金断裂失效过程具有重要理论意义和应用价值。分别借助数字图像相关(DIC)测量技术和Abaqus软件对6061-T6铝合金光滑圆棒试件与缺口圆棒试件准静态拉伸过程进行试验和数值模拟,基于所得结果对后者应力三轴度进行分析和修正,从而得到Johnson-Cook(J-C)失效模型的部分材料参数,并建立了6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到Abaqus中进行断裂数值模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了失效模型的正确性。研究表明:6061-T6铝合金的断裂应变随应力三轴度的增加而减小;采用J-C失效模型可以较好的描述6061-T6铝合金在不同应力三轴度下的断裂失效行为。     

6061铝合金室温与150℃单轴棘轮行为实验研究

在室温和150℃温度下对6061铝合金开展了系统的单轴应变控制循环和单轴非对称应力控制循环实验,讨论了6061铝合金的单轴应变循环特性和单轴棘轮行为。研究表明,6061铝合金的单轴应变循环特性受到应变幅值和平均应变及其加载历史等因素的影响;单轴棘轮行为依赖于应力幅值、平均应力及其加载历史,并随应力幅值和平均应力的增大而增加。