鋼制車輪輪輞滾形工藝數(shù)值模擬研究.pdf

1、輪輞加工具有截面復(fù)雜、工藝參數(shù)多和加工工序繁瑣等特點，而且傳統(tǒng)的輪輞滾形工藝的分析方法調(diào)試時間長、成本高，越來越不適用于當(dāng)今車輛工業(yè)的新要求。計算機(jī)CAE、CAD以及CAM技術(shù)的日益發(fā)展和不斷成熟為工程研究帶來了許多新的突破路徑。有限元分析在高強(qiáng)度鋼輪輞滾形工藝中的應(yīng)用，不但能夠測試已有成形工藝的性能，還可以對成形敏感因素進(jìn)行分析，并在有限元平臺上設(shè)計相應(yīng)的優(yōu)化方案來驗證。這些手段都可以使輪輞滾形工藝參數(shù)和模具設(shè)計進(jìn)一步優(yōu)化，制件成形質(zhì)

2、量得到提高，并且跟傳統(tǒng)方法相比，大大減少了設(shè)計成本，提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率。
　　 本文分析了22.5×9型鋼制車輪輪輞的滾壓成形工藝，確定了三道次滾形的形狀分配方案，并在有限元軟件ABAQUS平臺上，系統(tǒng)研究了輪輞滾形成形過程數(shù)值模擬的有限元建模方法，詳細(xì)研究了模型構(gòu)建、網(wǎng)格劃分、材料定義、截面屬性設(shè)置、算法的選取、時間步長計算、接觸的賦予、運動載荷的施加等數(shù)值模擬中各個步驟的參數(shù)設(shè)置，旨在解決變形中的非線性問題，并在此基礎(chǔ)上建

3、立了三道次鋼制車輪輪輞滾壓成形過程的有限元分析模型。
　　 根據(jù)輪輞滾形工藝的特點，分別從能量、應(yīng)力和成形質(zhì)量三個方面分析了輪輞的多道次滾形數(shù)值模擬結(jié)果。在分析22.5×9型鋼制車輪輪輞成形過程中內(nèi)能和動能的比值、內(nèi)能和動能隨加工時間的變化曲線的基礎(chǔ)上，提出輪輞滾壓成形成形過程為準(zhǔn)靜態(tài)，確保了工藝參數(shù)與載荷選取的合理性。在研究各道次滾形后坯料的等效應(yīng)力分布時，重點研究了最大等效應(yīng)力出現(xiàn)的部位和變化趨勢，得到了最大等效應(yīng)力隨加工時

4、間的變化規(guī)律。通過對各道次滾形后坯料厚度的分析，得到了各道次滾形工序的厚度分布圖，發(fā)現(xiàn)坯料的最大減薄處位于凹槽靠近輪緣圓角處，且該部位的減薄量集中在一滾中，確定了影響輪輞成形質(zhì)量的敏感部位為凹槽靠近輪緣的圓角處和關(guān)鍵工序為第一道滾形工藝。
　　 對關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)進(jìn)行了分析與優(yōu)化。研究了模具運動進(jìn)給成形加載路徑與坯料成形質(zhì)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)對進(jìn)給成形起始與結(jié)束時的速度采用平滑處理，并將進(jìn)給路徑的加載方式由一次加載改為帶有“靜止平臺