特种车辆用异形箱体零件挤压成形工艺与实验研究

摘要

某特种车辆用箱体原采用铸造或机械加工的方法生产制造。铸造的箱体零件在铸造过程存在不可避免的缺陷，直接影响了整车性能；机械加工的钢制箱体零件虽然其能够满足使用所必需的性能，但是材料利用率低，生产效率也低，且不满足减重的要求。因此，本文针对特种车辆用箱体加工与使用中存在的问题，开展了铝合金箱体的加工与应用研究。 依据箱体的服役条件和性能要求，选择确定了7A04铝合金作为箱体的制造材料，并讨论确定了7A04铝合金挤压成形工艺参数及热处理规范。箱体属典型的异形零件，根据箱体零件的形状特点，结合7A04铝合金的成形特性，设计了铝合金箱体挤压件图，制定了铝合金箱体成形工艺。 对铝合金箱体的成形过程进行了数值模拟。在模拟阶段，采用不同的摩擦系数、挤压速度和模具结构，考察了其对挤压过程中金属流动和成形力的影响。最终确定了箱体成形的工艺参数，优化了成形工艺和模具结构。 实验试制结果表明，制定的铝合金箱体成形工艺及选择的工艺参数是合理的，设计的模具结构是可行的，成功试制出合符要求的铝合金箱体。性能测试结果表明，7A04铝合金箱体的抗拉强度达到610～615MPa、屈服强度达到550～560MPa，满足了特种车辆用箱体的力学性能指标，且铝合金箱体与铸钢箱体对比，重量获得了较大的减轻，达到了预期目标，实际中应用取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2铝合金应在汽车工业中的应用效益

1.3国内外相关研究概括

1.3.1铝合金的研究现状

1.3.2箱体零件的制造发展概况

1.3.3温挤压工艺发展现状

1.4箱体温挤压成形的可行性

1.5本课题研究的主要内容

第二章铝合金箱体成形工艺分析

2.1引言

2.2箱体材料的选择

2.3 7A04铝合金挤压工艺参数确定

2.3.1挤压温度的确定

2.3.2挤压速度的确定

2.3.3挤压过程的润滑措施

2.4 7A04铝合金的热处理

2.4.1固溶处理

2.4.2时效处理

2.5铝合金箱体零件形状特点及工艺分析

2.6本章小结

第三章有限元基本理论及数值模拟的前期准备工作

3.1有限元法基本理论

3.1.1有限元法发展简介

3.1.2金属体积成形的有限元模拟特点

3.1.3刚塑性材料的基本方程

3.1.4体积成形有限元软件MSC.superform2005的简介

3.2数值模拟的前期准备工作

3.2.1模拟材料的选择

3.2.2分析方法的选择

3.2.3几何模型的建立

3.2.4摩擦条件

3.2.5接触定义

3.2.6非线性迭代的收敛判据

3.2.7网格的划分及重划分

3.2.8后处理

3.3本章小结

第四章箱体件正反复合挤压工艺有限元模拟

4.1箱体最大截面处的二维模拟

4.1.1成形方案的初步设计(方案一)及模拟

4.1.2成形方案的改进(方案二)及模拟

4.1.3成形方案的改进(方案三)及模拟

4.2不同的工艺参数对挤压过程的影响

4.2.1不同摩擦系数对挤压过程的影响

4.2.2不同挤压速度对挤压过程的影响

4.3箱体件的三维数值模拟

4.4三维数值模拟结果的分析

4.4.1加载过程挤压力--时间曲线的分析

4.4.2加载过程金属的等效塑性应变分布图的分析

4.4.3加载过程载荷--行程曲线曲线的分析

4.5本章小结

第五章箱体成形模具设计及试验试制

5.1引言

5.2模具材料的选择

5.3 7A04铝合金箱体成形模具设计

5.3.1制坯模具的设计

5.3.2挤压模具的设计

5.4铝合金箱体的试验试制

5.4.1试制条件

5.4.2试制过程

5.4.3热处理及机加

5.4.4力学性能及减重效果

5.5本章小结

全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢