重型车半轴套管镦挤成形工艺的研究

作     者：刘景民 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于多年;韩英淳

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：半轴套管 镦挤成形 管坯 数值模拟 实验验证 

摘      要：在汽车制造技术迅猛发展的今天,各大汽车厂商不仅仅在整车性能上进行激烈的竞争,在汽车零部件生产上的竞争也日趋激烈,包括新材料的应用、新的成形工艺的研发,这些方面都备受业内关注。其中,与驱动桥壳相连接的半轴套管是主要的、必不可少的零件,承受着整车的全部重量,并且在汽车行驶的过程中,承受着复杂的交变应力,所以说半轴套管的质量是否过关与乘客的生命财产安全息息相关。现在半轴套管的成形技术虽然已经很成熟了,但是普遍采用的成形方案是以棒材为原材料,然后进行多工步成形。这样的成形方案不仅材料利用率低,而且由于工步多,严重影响生产效率,增大了制造误差,造成废品率很高。为了彻底解决以上缺陷,各大厂家积极研发最新的成形工艺,以用来降低成本,以能够适应目前的竞争激烈的汽车零部件市场。所以吉林大学作为汽车行业研发的先锋,提出了以管坯为原材料的一次镦挤成形工艺。本文通过认真分析现有的半轴套管的成形方案,大胆提出了以管坯为原材料的一次镦挤成形工艺,彻底的摒弃了以往的繁琐工序,效率得到大大提高,成本显著降低。一旦实现量产,前景不可估量。本文针对半轴套管新的成形工艺主要对以下几个方面的内容进行了研究:(1)本文根据管材成形的相关理论及半轴套管的几何形状特征,设计了半轴套管锻件图,并通过后期的有限元仿真模拟及实验,验证了锻件图的合理性。依据金属塑性成形前后体积相等的原则及所设计的锻件图,详细计算了管坯的尺寸。最终确定了以管坯为原材料的一次镦挤成形工艺。(2)利用成形软件DEFORM-3D进行有限元仿真模拟,不仅能够验证前边设计的锻件图的合理性,又通过对半轴套管成形结果的详细的分析,论证了以管材为原材料的一次镦挤成形半轴套管的合理性。并且利用正交试验,通过对几个重要的影响参数的优化,探讨了各个影响参数对成形结果影响的大小,并且找到了使得成形载荷最小的工艺参数组合。(3)由于本文中采用的是卧式液压镦锻机成形半轴套管,无先例可以参考,所以设计模具时带来了很大的困难,从多种方案中优选以后,采用了本文所设计的模具结构,凹模分为上下凹模,利用垂直液压缸带动上凹模进行上下行进,用来与下凹模进行开合。其中凹模又创新性的采用了镶块结构,压紧镶块与成形镶块分割开来,有利于模具的更换。在水平方向上,凸模在液压缸的带动下对管坯进行镦挤。(4)针对现有的卧式液压镦锻机进行了详细的理论分析,证明了其能够满足本文中半轴套管的成形。(5)针对以上的研究内容,在车桥厂进行了样件的试制,验证了以上研究内容的合理性。(6)从工程应用价值方面进行分析,证明了本文所研究的成形工艺能够达到高效、经济、环保的效果。