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北京理工大学学报:汽车后桥缩径-胀形工艺的仿真分析

2022-04-27

【作 者】荣吉利;冯志伟;项大林;李健;李彬2

汽车后桥的功能是传递车架与车轮之间各方向上的作用力,支承并保护主减速器、差速器和半轴等部件,并与从动桥一起支承车架及其上的总重量。它要有足够的强度和刚度,质量也要求尽量小[1]。

传统汽车后桥壳生产方法主要有铸造法和冲压焊接法,铸造方法生产桥壳具有质量重、技术要求严格的特点,并且铸造缺陷很难控制;冲压捍接则对焊接质量要求很高.汽车后桥壳由中间牙包(异型截面)与两端直管组成,属于回转壳体,因此用液压胀形工艺制造最为合理[2]。桥壳的液压胀形工艺具体是指选择适当尺寸的管坯,首先进行推压缩径将其两端端部直径减至零件图要求,然后进行轴向压缩复合液压胀形将中间部分扩张成形.实验研究发现,用液压胀形工艺制造的汽车桥壳,强度与刚度大、重量轻、制件壁厚分布合理、无焊缝,而且材料利用率高、节能降耗、加工工序少、加工效率高。

王连东等[3]开展了液压胀形汽车桥壳的研究,并已初步试制出0. 75 t微型汽车桥壳.苑世剑[4-5]进行了液压成形机理、工艺和设备关键技术的研究以及样件研制,并已经研制出胀形压力为400 MPa的国内首台内高压成形机.苏岚困与于强川分别开展了液压成形过程数值仿真研究.郭成[4]对内补液增压式管材液压成形工艺装置进行了实验研究。

本文针对0. 7 5 t载重车型的1/2缩比模型,在缩径实验的基础上,使用ABAQUS对汽车后桥的缩径和胀形工艺进行了数值仿真,确定了仿真过程的边界条件以及加载方式,分析了不同的加载路径对成形过程的影响,考察了液压与轴向进给量对成形过程的影响,得到了合理的加载路径与成形极限应力图。

【结 论】

根据缩径实验对汽车后桥缩径加工进行了数值仿真,将缩径仿真所得结果与实验结果进行比较,最大误差控制在5%以内,说明了利用ABAQUS进行数值仿真的可行性与可信性.

在缩径仿真的结果基础上,进行了第1次胀形的数值仿真,通过大量常压胀形仿真找到了极限胀形应力曲线,并且结合极限胀形应力曲线,给出了合适的加载路径.第2次胀形时,经过反复尝试,发现退火件和未退火件均在多线性加载路径5下进行第2次胀形较为合适,胀形结果较为理想。

以下是正文:

 

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