【摘要】：近年來,隨著國內(nèi)外汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,越來越多的汽車零部件由切削工藝改為冷擠壓加工。然而對于冷擠壓加工被業(yè)內(nèi)稱為所謂的“難成形零件”(體積尺寸大、精度要求高、形狀復雜、常溫下金屬流動性差、成形變形抗力大等),則需要價格高昂的大噸位壓力機,而使得企業(yè)往往難以承受,并要求模具材料具有高強度的同時,還需具備足夠的沖擊韌性、耐磨性和回火穩(wěn)定性。為解決“難成形零件”的冷擠壓加工技術問題,本論文在國家自然科學基金項目“高頻顫振激勵下金屬塑性成形過程表面效應及其致成機理研究”的資助下,開展電液顫振冷擠壓成形數(shù)值模擬建模分析和實驗研究,探究電液顫振冷擠壓成形過程的表面效應,總結歸納理想電液顫振條件與規(guī)律,以期形成電液顫振冷擠壓關鍵工藝。本論文的主要研究工作和成果如下:(1)分別對傳統(tǒng)反擠壓和電液顫振反擠壓兩種工作狀態(tài)進行力學分析,采用主應力法,基于非局部摩擦模型,運用Taylor級數(shù)和Mises屈服準則,推導了兩種擠壓工作狀態(tài)下的摩擦力及總擠壓力的計算公式,并結合KpareЛbckИЙ提出的摩擦系數(shù)和滑動速度關系式以及沖頭與坯料之間周期性的脫離和接觸效應,分析顫振對界面摩擦系數(shù)、摩擦力和擠壓力的影響,發(fā)現(xiàn):對頂桿和擠壓筒施加顫振具有減摩降載作用,顫振最大速度越大其效果越明顯,并存在一個臨界值,擠壓筒與坯料界面的減摩效果是降載作用的關鍵。(2)利用DEFORM-3D軟件分別對傳統(tǒng)反擠壓和顫振反擠壓成形過程進行有限元模擬仿真,結果表明:顫振可改變成形過程中的材料流動規(guī)律,使得局部區(qū)域的材料流動速度大于傳統(tǒng)擠壓時的流動速度;當施加的顫振最大速度小于擠壓速度時,顫振并不能降低其擠壓力與摩擦力,對等效應變的影響也并不顯著;當顫振最大速度大于擠壓速度時,顫振可顯著降低其擠壓力與摩擦力,改變材料應變分布。(3)搭建電液顫振冷擠壓實驗平臺,實驗研究6061鋁合金反擠壓過程,實驗表明:較之于傳統(tǒng)擠壓方式,當引入顫振激勵后,坯料在成形過程中最后成形階段的穩(wěn)定行程載荷明顯降低,顫振最大速度越高,其效果越明顯,當工具的顫振頻率為200Hz、幅值為0.012mm時,該值降低約8.22%,獲得的成形件底面和側面硬度平均值分別為427HV和387 HV,較傳統(tǒng)冷擠壓獲得的成形件硬度191HV和204HV明顯要高。同時在頂桿顫振和沖頭擠壓的雙重作用下,金屬材料流線發(fā)生明顯變化,成形件杯底出現(xiàn)明顯的金屬流線界限,成形件的表面質(zhì)量得到改善。(4)設計制作等杯徑雙杯復合擠成形工具并進行實驗,結合摩擦系數(shù)理論標定曲線,獲得不同電液顫振下的摩擦系數(shù)。結果表明:在傳統(tǒng)冷擠壓條件下,工具與材料邊界面的摩擦系數(shù)約為0.167,當下沖頭和擠壓筒分別施加頻率為100Hz、幅值為0.012mm和頻率為200Hz、幅值為0.012mm的電液顫振時,其邊界面摩擦系數(shù)分別下降為0.045和0.038。(5)以汽車萬向節(jié)十字軸套為載體,有限元分析和實驗研究電液顫振冷擠壓工藝,結果顯示:當施加顫振頻率為200Hz、輸入油液壓力8MPa時,最大擠壓力可下降5.1%,表面粗糙度Ra從0.755μm下降到0.503μm,增大輸入電液顫振臺的油液壓力比提高顫振頻率對降載更有效,當顫振速度達到一定值后,顫振對成形力減小的作用會減弱;顫振會使鄰近擠壓筒側壁的變形區(qū)材料應力分布隨顫振周期上下移動;提高顫振頻率較之于增加輸入油液壓力更能改善成形件的微觀表面質(zhì)量及表面粗糙度,而過高的輸入油液壓力會降低成形件表面質(zhì)量;顫振可使獲得的成形件硬度分布更為均勻。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of automobile industry at home and abroad, more and more auto parts are changed from cutting process to cold extrusion processing. however, for cold extrusion, it is known as that so-called 鈥渄ifficult-to-form part鈥，

本文編號：2380824