无内胎轮辋滚压成形工艺研究及数值仿真分析

摘要

汽车车轮的发展趋势是轻量化,钢制无内胎轮辋具有质量轻、安全舒适、节能等优点，在汽车车轮上受到快速普及应用。钢制无内胎轮辋的成形过程是一个多工序复杂的过程，其主要工序是扩口和三道次滚压工序。
　　本文介绍了轮辋成形工艺方法,阐述了滚压工艺路线、工艺目标的制定方案，同时还介绍了工艺设计中的材料尺寸计算问题和各工序变形量分配的设计原则。
　　钢制无内胎轮辋滚压成形设备是一个由多个动作协调运行的系统，由于设备的参数显示、记录装置不完善，导致技术人员对工艺的分析、总结和传承受到较大的限制。本文建立了轮辋滚形机参数测量系统，应用多个传感器对工艺参数进行测量，应用可编程控制器的记忆功能记录数据，通过计算机和可编程控制器的编程软件GX Developer查询元件内存读取测量结果，并对测量结果进行处理得到了各参数随时间的变化曲线，为工艺分析提供数据。
　　轮辋产品的外形存在多处圆角及不规则曲线，常规的测量手段耗时耗力而且精度较低，计算机视觉测量技术为轮辋外形测量提供了优越的测量方法，本文应用计算机视觉测量技术测量轮辋外形尺寸，为轮辋的测量、开发及工艺的分析和评价节约了宝贵的时间。
　　生产中钢制无内胎轮辋的成形质量主要依靠技术人员的经验或者采用试错法控制，该方法周期长、成本高，不能适应发展的需要。有限元数值模拟技术能够实时跟踪成形过程中材料的流动情况，在预先评估工件成形质量，改进工艺设计方案，提高产品质量等方面具有较大优势。本文基于有限元仿真软件ABAQUS,建立轮辋扩口工序、三道次滚压工序的三维弹塑性有限元数值仿真模型，解决了建模过程中所涉及到的材料模型选取、单元选取、边界条件的设定、摩擦的设定、加载的设置和模型的验证等问题,对轮辋成形过程中的等效应力、等效塑性应变分布及变化进行了分析，探究轮辋成形过程中工件的变形机理，预测并控制产品缺陷，为提高轮辋质量提供理论支持。重点研究了生产中容易产生成形质量问题的一道次滚压工序，对一滚下模进给速度、摩擦系数、模具转速对工件成形质量的影响规律进行了分析研究，发现增大进给速度容易导致侧向力的增大，从而导致轮辋两端尺寸差异变大的几率增高；摩擦系数增大，会加剧凹槽圆角处的减薄；降低滚速有利于减小凹槽圆角处的减薄变形。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内汽车钢圈行业发展现状

1.3 国内外汽车钢圈应用现状

1.4 无内胎钢圈轮辋的研究现状

1.5 课题的研究意义

1.6 课题的研究内容

第2章 无内胎钢制轮辋滚压成形工艺

2.1无内胎钢制轮辋滚压成形工艺方法

2.2 无内胎轮辋成形工艺路线

2.3 滚压成形中变形量分配和材料尺寸计算

2.4 无内胎轮辋滚压成形原理、设备构造和工作原理

2.5本章小结

第3章 无内胎钢制轮辋滚压成形试验研究

3.1 轮辋滚压成形质量要求及质量评价指标

3.2工艺设计和模具设计

3.3 轮辋滚压成形质量缺陷

3.4 轮辋滚压成形工艺参数测量和结果分析

3.5 本章小结

第4章 基于计算机视觉的轮辋测量与评价

4.1 计算机视觉测量系统及工作原理

4.2 轮辋件三维点云数据获取

4.3实际轮辋件与设计件的匹配及比较

4.4本章小结

第5章 轮辋滚压成形数值仿真分析

5.1轮辋滚压成形数值仿真模型的建立与验证

5.2 轮辋滚压成形数值仿真分析工件应力、应变分布规律

5.3工艺参数和模具对成形质量的影响规律

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间已发表的论文及研究成果