【摘要】：近年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,越來(lái)越多的汽車零部件由切削工藝改為冷擠壓加工。然而對(duì)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(fù)雜、常溫下金屬流動(dòng)性差、成形變形抗力大等),則需要價(jià)格高昂的大噸位壓力機(jī),而使得企業(yè)往往難以承受,并要求模具材料具有高強(qiáng)度的同時(shí),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(shù)問(wèn)題,本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高頻顫振激勵(lì)下金屬塑性成形過(guò)程表面效應(yīng)及其致成機(jī)理研究”的資助下,開(kāi)展電液顫振冷擠壓成形數(shù)值模擬建模分析和實(shí)驗(yàn)研究,探究電液顫振冷擠壓成形過(guò)程的表面效應(yīng),總結(jié)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(guān)鍵工藝。本論文的主要研究工作和成果如下:(1)分別對(duì)傳統(tǒng)反擠壓和電液顫振反擠壓兩種工作狀態(tài)進(jìn)行力學(xué)分析,采用主應(yīng)力法,基于非局部摩擦模型,運(yùn)用Taylor級(jí)數(shù)和Mises屈服準(zhǔn)則,推導(dǎo)了兩種擠壓工作狀態(tài)下的摩擦力及總擠壓力的計(jì)算公式,并結(jié)合KpareЛbckИЙ提出的摩擦系數(shù)和滑動(dòng)速度關(guān)系式以及沖頭與坯料之間周期性的脫離和接觸效應(yīng),分析顫振對(duì)界面摩擦系數(shù)、摩擦力和擠壓力的影響,發(fā)現(xiàn):對(duì)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(gè)臨界值,擠壓筒與坯料界面的減摩效果是降載作用的關(guān)鍵。(2)利用DEFORM-3D軟件分別對(duì)傳統(tǒng)反擠壓和顫振反擠壓成形過(guò)程進(jìn)行有限元模擬仿真,結(jié)果表明:顫振可改變成形過(guò)程中的材料流動(dòng)規(guī)律,使得局部區(qū)域的材料流動(dòng)速度大于傳統(tǒng)擠壓時(shí)的流動(dòng)速度;當(dāng)施加的顫振最大速度小于擠壓速度時(shí),顫振并不能降低其擠壓力與摩擦力,對(duì)等效應(yīng)變的影響也并不顯著;當(dāng)顫振最大速度大于擠壓速度時(shí),顫振可顯著降低其擠壓力與摩擦力,改變材料應(yīng)變分布。(3)搭建電液顫振冷擠壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)研究6061鋁合金反擠壓過(guò)程,實(shí)驗(yàn)表明:較之于傳統(tǒng)擠壓方式,當(dāng)引入顫振激勵(lì)后,坯料在成形過(guò)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(dāng)工具的顫振頻率為200Hz、幅值為0.012mm時(shí),該值降低約8.22%,獲得的成形件底面和側(cè)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(shí)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(shè)計(jì)制作等杯徑雙杯復(fù)合擠成形工具并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)合摩擦系數(shù)理論標(biāo)定曲線,獲得不同電液顫振下的摩擦系數(shù)。結(jié)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(dāng)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(shí),其邊界面摩擦系數(shù)分別下降為0.045和0.038。(5)以汽車萬(wàn)向節(jié)十字軸套為載體,有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究電液顫振冷擠壓工藝,結(jié)果顯示:當(dāng)施加顫振頻率為200Hz、輸入油液壓力8MPa時(shí),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(tái)的油液壓力比提高顫振頻率對(duì)降載更有效,當(dāng)顫振速度達(dá)到一定值后,顫振對(duì)成形力減小的作用會(huì)減弱;顫振會(huì)使鄰近擠壓筒側(cè)壁的變形區(qū)材料應(yīng)力分布隨顫振周期上下移動(dòng);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(guò)高的輸入油液壓力會(huì)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(hào)：2380824