【摘要】：近些年，隨著輕量化被應(yīng)用于高速軌道列車(chē)行業(yè)，與傳統(tǒng)列車(chē)相比，其安全性能和運(yùn)行速度不斷提高、能源利用更加高效，給我們的生活帶來(lái)極大的便利。目前，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛輕量化主要從兩方面入手，一是輕量化材料的使用，二是型材彎曲構(gòu)件組成的框架式結(jié)構(gòu)的使用，由于鋁合金型材拉彎成形結(jié)構(gòu)件既滿(mǎn)足輕量化的要求，，同時(shí)也滿(mǎn)足強(qiáng)度需求，目前被廣泛應(yīng)用于軌道車(chē)輛車(chē)身的制造，而且隨著車(chē)輛外形的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，組成這種框架式車(chē)身的彎曲成形件主要是形狀復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)件，不再僅局限于簡(jiǎn)單的平面彎曲件。 本文使用三維柔性拉彎成形模具對(duì)軌道車(chē)輛承載結(jié)構(gòu)件進(jìn)行三維拉彎成形數(shù)值模擬研究，建立了三維拉彎成形的有限元模型，對(duì)建模過(guò)程中包括材料參數(shù)的設(shè)定、邊界條件的設(shè)定、以及型材、模具單元、夾鉗網(wǎng)格的劃分等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，為模擬成形過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。還介紹了拉彎成形基本理論、柔性拉彎模具調(diào)形方式和調(diào)形時(shí)模具單元位移角度的計(jì)算方法。 采用數(shù)值模擬的方法對(duì)軌道車(chē)輛承載結(jié)構(gòu)件三維拉彎成形過(guò)程進(jìn)行了研究，對(duì)成形件的應(yīng)力、應(yīng)變、以及成形精度、截面扭轉(zhuǎn)等方面進(jìn)行了分析，首先對(duì)三維柔性拉彎模具單元數(shù)量和寬度的選擇進(jìn)行了研究，分析了模具單元幾種不同選擇對(duì)應(yīng)成形件的質(zhì)量，結(jié)果表明：模具單元數(shù)量對(duì)成形件形狀精度影響比較大。模具單元數(shù)量的減少會(huì)使平均形狀誤差增大，精度降低，增加模具單元的數(shù)量能夠提高成形件的精度。模具單元數(shù)量的不同對(duì)拉形件上的最大等效應(yīng)力、最小等效應(yīng)力的幅值影響不大，但是模具單元數(shù)量較少時(shí)，容易產(chǎn)生壓痕缺陷，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻。減小模具單元的寬度能夠使模具形狀更加接近目標(biāo)形狀，進(jìn)而提高拉形件的成形精度。還對(duì)型材三維變形程度對(duì)成形件的影響進(jìn)行了研究，得出了變形的一般規(guī)律。 對(duì)影響成形件回彈的因素—預(yù)拉量、補(bǔ)拉量、摩擦的大小對(duì)回彈的影響進(jìn)行了正交試驗(yàn)分析，確定了最優(yōu)的工藝參數(shù)組合，結(jié)果表明：隨著摩擦的增大，成形件水平和垂直方向的回彈量都會(huì)變大，當(dāng)預(yù)拉量取1.5%、補(bǔ)拉量取1.0%時(shí)，成形件質(zhì)量最好，回彈最小。對(duì)回彈補(bǔ)償方法在柔性三維拉彎成形模具上的應(yīng)用進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究，證明了該方法在提高成形件精度方面的可行性。
【圖文】：

2（c）壓彎成形 （d）拉彎成形圖 1.1 四種型材彎曲成形方法原理Fig.1.1 Principles in four kinds of profiles bend forming在汽車(chē)行業(yè)，拉彎工藝[22]主要用于車(chē)窗、車(chē)門(mén)、車(chē)頂內(nèi)彎梁等構(gòu)件的彎曲成形。圖 1.2 是各種復(fù)雜型材拉彎件組成的框架式車(chē)身，其中大部分拉彎件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且多為空間結(jié)構(gòu)件。而在高速列車(chē)上，拉彎工藝主要用于車(chē)體的端面梁、車(chē)端緩沖器、底座、門(mén)檻、側(cè)面構(gòu)件骨架、車(chē)架枕梁等結(jié)構(gòu)件的成形，是高速列車(chē)車(chē)體主要的受力構(gòu)件。一些結(jié)構(gòu)件不但承受拉伸力，同時(shí)還承受很大的彎扭力，比如高速列車(chē)底架的牽引梁和枕梁。所以這就要求型材拉彎成形件不但要具備很高的強(qiáng)度要求，同時(shí)成形件精度的控制也很重要。圖 1.3 所示是高速列車(chē)上各種復(fù)雜拉彎件組成的車(chē)身。

圖 1.2 典型汽車(chē)框架結(jié)構(gòu)Fig.1.2 Typical automobile frame structure圖 1.3 高速列車(chē)承載結(jié)構(gòu)件ig.1.3 Rail vehicles bearing structural compone的研究現(xiàn)狀及主要研究方法很多的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)型材拉彎成形工藝做過(guò)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2547362