高強鋼汽車傳動軸管輥彎成型過程管坯變形行為及輥形設(shè)計方法研究.pdf

1、汽車傳動軸管是傳動系統(tǒng)的重要零部件，大型商用汽車的傳動軸管一般采用屈服強度為480MPa的普通鋼材制造，為滿足力學(xué)性能要求，傳動軸管壁厚較大，影響汽車輕量化。采用高強鋼代替普通鋼材制造軸管具有力學(xué)性能好、節(jié)能減排、節(jié)材效果明顯等優(yōu)點，高強鋼傳動軸管一般采用輥彎成型、高頻焊接等工藝制造，其中輥彎成型是最基本和重要的成型工藝，對后續(xù)焊接質(zhì)量也具有重要影響。因此，研究高強鋼汽車傳動軸管輥彎成型技術(shù)具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。輥彎成型過程中板

2、坯變形復(fù)雜，涉及材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等問題。高強鋼具有材料強度高、回彈大、塑性較差、焊接難等特點，其成型難度較普通鋼大。影響高強鋼輥彎成型的因素很多，包括輥形設(shè)計、工藝參數(shù)等，其中輥形設(shè)計與管坯變形過程密切相關(guān)，對管坯成型質(zhì)量具有重要影響。因此，研究高強鋼輥彎成型中輥形設(shè)計方法和管坯變形規(guī)律，揭示高強鋼成型中輥形與成型質(zhì)量之間的關(guān)系，對于控制管坯回彈變形、管坯邊緣狀態(tài)、管坯成型質(zhì)量和后續(xù)焊接效果具有十分重要的意義。

3、　　本文主要研究了高強鋼軸管輥彎成型中的輥形設(shè)計、管坯整體變形行為及邊緣成型規(guī)律。以Φ120×4mm傳動軸管為研究對象，材料為700QZ高強鋼，基于ABAQUS模擬軟件，研究了適合高強鋼軸管輥彎成型的建模方法，通過采用合理的軋輥簡化手段和成型過程參數(shù)設(shè)置，建立了輥彎成型過程有限元數(shù)值模擬模型，并通過實驗對板坯截面形狀、開口度和縱向深度進行了對比和驗證。以Φ134×4mm高強鋼軸管為研究對象，采用普通雙半徑法對輥彎成型中的軋輥進行了輥形設(shè)

4、計，揭示了成型中的板坯變形規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布特點及成型中存在的應(yīng)力應(yīng)變過大和板坯干涉等問題，分析并提出了第一次輥形優(yōu)化設(shè)計方案，改進了輥縫、立輥和閉口輥的設(shè)計;針對第一次優(yōu)化方法不能解決成型中存在的立輥組應(yīng)力集中、變形分配不合理問題，在第二次優(yōu)化方法中研究了W輥形設(shè)計并應(yīng)用于高強鋼軸管成型，建立了雙W輥與雙半徑輥組合成型系統(tǒng)，改善了成型過程中變形分配和立輥組應(yīng)力集中問題。
　　針對高強鋼成型困難和普通雙半徑成型中應(yīng)力應(yīng)變分布不均、

5、立輥組應(yīng)力集中等問題，本文提出了一種三半徑輥形設(shè)計新方法，以Φ134×4mm高強鋼軸管為例，對成型軋輥進行了詳細的輥型設(shè)計，系統(tǒng)分析了成型中應(yīng)力應(yīng)變大小及分布的均勻性、板坯截面厚度變化規(guī)律、立輥組應(yīng)力分布，并與普通雙半徑法的成型結(jié)果進行了對比，研究表明，三半徑成型法在實現(xiàn)高強鋼板坯變形均勻和改善立輥組應(yīng)力集中等方面具有明顯優(yōu)勢。研究了單道次W、雙道次W在三半徑成型法中的應(yīng)用，系統(tǒng)分析了雙W組合輥對應(yīng)力應(yīng)變分布及立輥組區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)的影響，

6、為高強鋼傳動軸管輥形設(shè)計提供了新的思路。針對立輥組應(yīng)力集中問題，分析了普通雙半徑、雙W雙半徑、三半徑成型法在立輥組成型道次中的變形量，揭示了板坯變形分配與區(qū)域應(yīng)力集中間的關(guān)系。
　　研究了輥彎成型過程中實現(xiàn)邊緣平行對接和邊緣變形控制的基本方法，分析和對比了邊緣變形輥和W成型輥對板坯邊緣受力狀態(tài)的影響，研究了雙W組合輥中實體板坯內(nèi)外壁的應(yīng)變分布，提出了衡量板坯內(nèi)外壁變形的相對變形量概念，并對不同成型輥下的內(nèi)外壁相對變形量進行了對比，