【摘要】：隨著社會的進(jìn)步,人類環(huán)保意識的提高,燃油車排放對環(huán)境的污染得到了各國的普遍關(guān)注,世界上各大汽車制造企業(yè)都在積極布局新能源汽車領(lǐng)域,而車輛輕量化對于新能源汽車而言具有重要的意義。與鋼鐵材料相比,鋁合金具有質(zhì)量輕、塑性好、比剛度和比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。隨著鋁合金加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,鋁合金制件在汽車零部件上的使用將會越來越多。鋁合金控制臂是汽車懸架系統(tǒng)的重要部件之一,它在懸架系統(tǒng)中起導(dǎo)向和傳力的作用,對剛度、強(qiáng)度和使用壽命的要求非常高,目前鋁合金控制臂的成形主要采用鍛造工藝。由于鋁合金的鍛造溫度范圍窄及擠壓鋁合金成型時(shí)的各向異性,在鍛造成形過程中容易出現(xiàn)折疊、充不滿、流線紊亂和粗晶等多種缺陷。這些缺陷會嚴(yán)重降低鍛件的強(qiáng)度,影響零件的使用壽命。為此本文運(yùn)用CATIA繪圖軟件和Deform數(shù)值模擬軟件對材料為6082鋁合金控制臂的等溫鍛造成形過程進(jìn)行模擬分析。并對鋁合金厚板折彎工藝進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容及成果如下:1.根據(jù)控制臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了下料→加熱→輥鍛制坯→彎曲→模鍛→切邊→整型→熱處理的加工工藝流程。并對輥鍛、彎曲、模鍛工序進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)和計(jì)算。2.通過對輥鍛過程的有限元模擬分析,優(yōu)化了輥鍛模具結(jié)構(gòu),從而避免在輥鍛過程中坯料出現(xiàn)彎曲,飛邊和凹陷等缺陷。對彎曲和模鍛過程進(jìn)行模擬分析,優(yōu)化了輥鍛件的結(jié)構(gòu)和尺寸,改進(jìn)了彎曲和模鍛模具的設(shè)計(jì),從而保證能夠加工出合格的鍛件。3.對成型過程進(jìn)行了速度場、溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場模擬分析。分析表明在整個(gè)輥鍛過程中,坯料內(nèi)部的金屬流動所形成的流線與輥鍛件的軸線方向保持一致,分布均勻,未產(chǎn)生交織和紊亂現(xiàn)象。夾持端和小頭由于未發(fā)生變形基本保持在加熱溫度480℃,中間桿部變形量最大,最高溫度達(dá)到527℃。模鍛時(shí),由于多余的坯料從飛邊槽的橋部流出,因此在此處坯料的應(yīng)力明顯高于其它部分,最大應(yīng)力達(dá)到46MPa。模鍛最大載荷約為4800KN。4.對輥鍛和模鍛成型過程進(jìn)行晶粒度模擬分析結(jié)果如下:(1)坯料輥鍛過程中,晶粒的形狀發(fā)生的變化為:在輥鍛模具壓力和熱能的共同作用下,大尺寸晶粒晶界處形核,并長大成柱狀晶,然后在變形過程中,柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶。最后得到細(xì)化的等軸晶晶粒。(2)模鍛模擬過程中,坯料內(nèi)部組織的晶粒形狀和尺寸的變化趨勢與輥鍛過程的變化趨勢是一致的,即原始大晶粒首先轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢罹?然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶,最后鍛件組織得到細(xì)化,鍛件的力學(xué)性能得到提高。5.介紹了鋁合金厚板在折彎成形時(shí),其外表面產(chǎn)生壓痕的現(xiàn)狀和處理方法,以及現(xiàn)有技術(shù)在解決板料折彎壓痕方面的局限性。論述了產(chǎn)生壓痕的各項(xiàng)影響因素。提出新的解決方案并進(jìn)行了詳盡的可行性分析。在理論分析的基礎(chǔ)上,開發(fā)出能夠適用于厚板、大圓角半徑折彎件的半軸翻板式無壓痕折彎模。通過實(shí)際應(yīng)用,驗(yàn)證這種新結(jié)構(gòu)的模具非常有效,完全消除厚板折彎件表面的壓痕,從而改善折彎件的表面質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG306

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