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无内胎钢车轮旋压成型工艺分析研究

作　者: 杨光
导　师: 毕大森
学　校: 天津理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 有限元数值模拟无内胎钢车轮工艺参数
分类号: TG376
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

国外的材料加工研究领域里,变截面无内胎钢车轮的旋压技术已经日趋成熟,而我国在此方面的理论研究尚相对薄弱。本文以有限元理论为基础,应用三维建模软件UG建立变截面无内胎钢车轮轮辋旋压成形的三维有限元模型,并通过有限元分析软件Deform进行无内胎变截面钢车轮轮辋整个成形过程的数值模拟分析,最终得到了一些准确且有价值的结果。在实验过程中,根据国内外的研究经验,建立了变截面无内胎钢车轮的制件图。因毛坯的尺寸计算与拉伸工艺一样,依据变截面无内胎钢车轮的轮廓尺寸,按工件的体积不变原则,求出毛坯直径,并计算出筒形坯的体积为2904630mm3,即形状尺寸￠518mm*9mm*200mm。并以此设计出的坯料尺寸可设计出成型模具的轮廓尺寸,如旋压轮和芯模的模型。将在三维建模软件UG中设计好的旋压轮、芯模和坯料模型导入到有限元分析软件Deform中进行数值仿真模拟。加工过程中,芯轴带动毛坯旋转,旋压轮在自转的同时,绕芯轴旋转,且作径向进给运动,径向进给23.5mm,成形出变截面无内胎钢车轮的轮廓。通过数值仿真模拟,分析变截面无内胎钢车轮轮辋成形时的坯料金属流动规律和应力分布以及对材料性能的影响,反复试验获以获得合理的工艺参数,可得到如下实验结论。在芯模转速为400r/min,旋压轮转速为1rad/sec,芯模和坯料间的摩擦系数为0.7,旋压轮和坯料间的摩擦系数为0.1左右时的加工工艺条件下,冷璇出的变截面无内胎钢车轮轮辋成型制件的质量好,无褶皱和端部参差不齐等缺陷出现。当芯模转速过高或过低,旋压轮转速过大时,变截面无内胎钢车轮轮辋成形件将有上述缺陷产生。同时,坯料与芯模和旋压轮间的摩擦系数对变截面无内胎钢车轮轮辋的成形制件质量的影响不大。最后将以上研究获得的工艺参数提供给旋压机制造商,可为变截面无内胎钢车轮轮辋的整套成形设备与模具的制造厂提供可靠的生产数据,生产出质量可靠的产品,同时提高其生产效率,从而推动和加快我国在变截面无内胎钢车轮轮辋的旋压加工领域的研究进展。

无内胎钢车轮旋压成型工艺分析研究

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