本文關(guān)鍵詞：汽車轉(zhuǎn)向節(jié)熱鍛成形數(shù)值模擬及模具優(yōu)化

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【摘要】：隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的日益擴(kuò)大,汽車保有量穩(wěn)步增長(zhǎng),汽車零部件市場(chǎng)中高精度、高質(zhì)量、形狀復(fù)雜鍛件的需求量也越來(lái)越大。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)作為汽車前軸與前輪之間的關(guān)鍵零件,其外形結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和精度要求非常嚴(yán)格。熱鍛成形工藝能夠改善金屬坯料的微觀組織,提高金屬的物理和力學(xué)性能,因此轉(zhuǎn)向節(jié)多采用熱鍛生產(chǎn)。但其形狀復(fù)雜,按GB12362定義,轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件大部分為S4復(fù)雜級(jí),成形難度較大,給工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)帶來(lái)一定難度。本文以皮卡轉(zhuǎn)向節(jié)為研究對(duì)象,結(jié)合轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際提出合理成形工藝方案和模具結(jié)構(gòu)。應(yīng)用DEFORM 3D軟件模擬轉(zhuǎn)向節(jié)彎曲、預(yù)鍛和終鍛工序,并分析鍛件在成形過(guò)程中的速度場(chǎng),以獲得金屬流動(dòng)的規(guī)律。對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)長(zhǎng)叉末端金屬速度進(jìn)行點(diǎn)追蹤,得到鍛件充填困難的原因是長(zhǎng)叉外圍橋口阻力太小,致使鍛造初期長(zhǎng)叉處金屬過(guò)早流向飛邊,坯料補(bǔ)給不足,導(dǎo)致長(zhǎng)叉未能完全充滿,形成塌角�；跀�(shù)值模擬結(jié)果,引入兩種阻力墻結(jié)構(gòu)改進(jìn)模具,發(fā)現(xiàn)阻力墻的設(shè)置可以延緩金屬過(guò)早流向飛邊,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)長(zhǎng)叉的良好成形,但不合理的阻力墻結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致載荷過(guò)度上升,金屬變形不均勻,形成缺陷。本文給出了轉(zhuǎn)向節(jié)鍛模阻力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變量,采用部分析因試驗(yàn)討論阻力墻各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)長(zhǎng)叉充填、成形載荷及模具磨損影響的重要程度排序,綜合考慮篩選了影響較顯著的四個(gè)阻力墻關(guān)鍵參數(shù):橋部寬度b、阻力墻斜度A、阻力墻間隙n,阻力墻寬度L。設(shè)計(jì)了廣義回歸(GR)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)研究四個(gè)關(guān)鍵阻力墻參數(shù)與轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝間的關(guān)系,分析了各阻力墻參數(shù)對(duì)長(zhǎng)叉充填、成形載荷和模具磨損的定量影響。對(duì)阻力墻關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化,得到較優(yōu)的阻力墻參數(shù)組合為橋部寬度b:14mm,阻力墻斜度A:0°,阻力墻間隙n:3mm,阻力墻寬度L:40mm。最后利用優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向節(jié)模具進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)向節(jié) 數(shù)值模擬 模具優(yōu)化 阻力墻結(jié)構(gòu)參數(shù) 析因試驗(yàn) GR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG316
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造工藝研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 熱鍛成形中有限元模擬技術(shù)的應(yīng)用14-18
• 1.3.1 剛（粘）塑性有限元理論14-16
• 1.3.2 有限元模擬在鍛造成形中的應(yīng)用16-18
• 1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與金屬體積成形優(yōu)化研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 課題的主要內(nèi)容19-20
• 第二章 轉(zhuǎn)向節(jié)熱模鍛工藝及模具設(shè)計(jì)20-30
• 2.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝分析20-22
• 2.1.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的分類20-21
• 2.1.2 IMV轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)分析21
• 2.1.3 IMV轉(zhuǎn)向節(jié)材料特性21-22
• 2.2 轉(zhuǎn)向節(jié)模鍛工藝制定22-25
• 2.2.1 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造工藝流程22-23
• 2.2.2 下料尺寸計(jì)算23-24
• 2.2.3 輥鍛坯料設(shè)計(jì)24-25
• 2.2.4 模鍛成形設(shè)備選擇25
• 2.3 轉(zhuǎn)向節(jié)模具設(shè)計(jì)25-29
• 2.3.1 彎曲模具設(shè)計(jì)25-26
• 2.3.2 終鍛模具設(shè)計(jì)26-27
• 2.3.3 預(yù)鍛模具設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.4 鍛模總體結(jié)構(gòu)28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 轉(zhuǎn)向節(jié)熱模鍛數(shù)值模擬及優(yōu)化分析30-41
• 3.1 有限元模型的建立30-31
• 3.2 轉(zhuǎn)向節(jié)熱模鍛模擬結(jié)果分析31-35
• 3.2.1 金屬流動(dòng)規(guī)律分析31-33
• 3.2.2 充填效果及成形載荷分析33-35
• 3.3 轉(zhuǎn)向節(jié)模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)35-36
• 3.4 模擬結(jié)果對(duì)比分析36-39
• 3.4.1 坯料充填效果對(duì)比分析37
• 3.4.2 金屬變形的均勻性分析37-39
• 3.4.3 模鍛成形載荷對(duì)比分析39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 鍛模阻力墻對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝影響的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析41-61
• 4.1 阻力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-47
• 4.1.1 阻力墻設(shè)計(jì)變量41-42
• 4.1.2 部分析因試驗(yàn)42-43
• 4.1.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)篩選分析43-47
• 4.2 阻力墻參數(shù)分析的GR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型47-53
• 4.2.1 GR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理47-48
• 4.2.2 ANN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 拉丁超立方抽樣49-51
• 4.2.4 ANN模型訓(xùn)練51-53
• 4.3 ANN模型訓(xùn)練結(jié)果及性能分析53-56
• 4.3.1 ANN模型訓(xùn)練結(jié)果53-55
• 4.3.2 ANN模型預(yù)測(cè)性能分析55-56
• 4.4 阻力墻參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)成形工藝的定量影響56-59
• 4.4.1 阻力墻參數(shù)對(duì)鍛件充填的影響56-57
• 4.4.2 阻力墻參數(shù)對(duì)成形載荷的影響57-58
• 4.4.3 阻力墻參數(shù)對(duì)模具磨損的影響58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第五章 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛模阻力墻優(yōu)化及驗(yàn)證61-66
• 5.1 阻力墻結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化61-62
• 5.2 數(shù)值模擬驗(yàn)證62
• 5.3 IMV轉(zhuǎn)向節(jié)熱鍛生產(chǎn)線62-64
• 5.3.1 IMV轉(zhuǎn)向節(jié)熱鍛生產(chǎn)設(shè)備63
• 5.3.2 非調(diào)質(zhì)鋼坯料的加熱規(guī)范63
• 5.3.3 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件冷卻方式63-64
• 5.4 IMV轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)驗(yàn)證64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果73-74
• 致謝74-75

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