鋼制車輪輪輞滾壓和輪輻強(qiáng)力旋壓成形工藝分析研究.pdf

1、無內(nèi)胎鋼制車輪是重載車輛中的重要零部件,由輪輞和輪輻焊接而成,輪輞的成形是一個(gè)多工序復(fù)雜的過程,其中主要工序是擴(kuò)口工序和三道次滾壓工序,輪輻采用三旋輪錯(cuò)距強(qiáng)力旋壓工藝,包含強(qiáng)力旋壓和普通旋壓工藝的特點(diǎn)。輪輞和輪輻生產(chǎn)企業(yè)常常是依靠經(jīng)驗(yàn)或者采用試錯(cuò)法以提高工件成形質(zhì)量,但該方法周期過長,成本過高。有限元數(shù)值模擬技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤成形過程中材料的流動情況,在預(yù)先評估工件成形性能,改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)方案,提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有巨大優(yōu)勢。本文利用有限元

2、仿真軟件ABAQUS對輪輞成形過程和輪輻成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,探究輪輞、輪輻成形過程中工件的變形機(jī)理,預(yù)測產(chǎn)品缺陷并控制產(chǎn)品缺陷,為提高輪輞和輪輻產(chǎn)品質(zhì)量提供理論支持。
　　基于ABAQUS軟件,建立輪輞擴(kuò)口工序、三道次滾壓工序的三維彈塑性有限元仿真模型,解決了建模過程中所涉及到的側(cè)導(dǎo)輪邊界條件、加載曲線的施加,全過程應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)的傳遞等關(guān)鍵問題。并對輪輞成形過程中的等效應(yīng)力,應(yīng)變分布及變化進(jìn)行了分析。
　　分析了擴(kuò)口

3、工序中工件的應(yīng)力狀態(tài),發(fā)現(xiàn)環(huán)向拉應(yīng)力過大會造成焊縫處開裂,提出最大環(huán)向拉應(yīng)力平均值的概念;發(fā)現(xiàn)隨著摩擦系數(shù)或材料屈服強(qiáng)度的增大,工件最大環(huán)向拉應(yīng)力平均值增大,工件焊接接頭開裂傾向增大。研究了一道次滾壓工序中下輥的進(jìn)給速度、摩擦系數(shù)、材料厚度、滾速等對工件成形質(zhì)量的影響:發(fā)現(xiàn)增大進(jìn)給速度對輪輞滾壓的成形質(zhì)量有利;摩擦系數(shù)增大,會加劇凹槽圓角處的減薄;降低滾速有利于減小凹槽圓角處的減薄變形。針對輪輞成形過程輪緣跑偏的缺陷,本文對第一道次滾壓

4、模具設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),數(shù)值模擬分析表明模具改進(jìn)后,輪緣跑偏缺陷都得到較大的改善。
　　利用ABAQUS軟件建立了輪輻三旋輪錯(cuò)距旋壓過程的彈塑性有限元仿真模型。闡述了仿真模型邊界條件的施加方法和旋輪軌跡曲線的加載方法。獲得了等效應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變、輪輻厚度的分布和變化情況,發(fā)現(xiàn)坯料與芯模圓角接觸的區(qū)域及輪輻外緣收口處等效應(yīng)力較大,等效應(yīng)變在輪輻周向上分布比較均勻形成一圈一圈的應(yīng)變環(huán),板坯中心區(qū)域厚度基本不發(fā)生變化,沿母線方向厚度發(fā)生變化

5、,沿周向厚度相同。
　　研究輪輻錯(cuò)距旋壓過程中工件的變形機(jī)理,利用應(yīng)力偏張量的第三不變量將工件分為不變形區(qū),已變形區(qū),主要變形區(qū)和待變形區(qū),對成形過程中材料的流動性進(jìn)行了分析。研究了滾速、錯(cuò)距值、摩擦系數(shù)、進(jìn)給速度對輪輻成形質(zhì)量的影響。滾速越大,材料沿母線的流動性變好;軸向錯(cuò)距值越大,材料的不均勻變形變大;提高摩擦系數(shù)有利于材料沿母線方向流動;進(jìn)給速度對材料成形影響復(fù)雜,在成形的前期,提高進(jìn)給速度有利于材料的流動,而成形后期進(jìn)給速