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AZ80镁合金车轮挤压成形数值模拟与实验研究

作　者: 王建军
导　师: 张治民
学　校: 中北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ80镁合金塑形成形数值模拟模具设计
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
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内容摘要

镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料之一,镁合金具有比强度、比刚度高和减震性好等优点,被广泛应用于汽车、航空、电子等领域。以镁合金铸坯为原材料,通过挤压成形工艺可消除铸造缺陷,提高材料的力学性能。采用镁合金车轮,可满足汽车轻量化要求,达到降低成本、节能减排的目的。根据该零件的结构的特征,制定了挤压件图和初步拟定成形工艺方案。对拟定的工艺方案采用有限元数值模拟,根据模拟分析的需要,建立了模具的几何模型以及模拟过程的刚塑性有限元模型,并对模拟中网格的划分、材料性能的施加、摩擦边界情况的定义、设备速度的选取和挤压温度的选择等关键问题进行了分析。通过数值模拟,分析了AZ80镁合金反挤压、底部成形和翻边工序过程中模具结构和工艺参数对挤压过程的影响规律,着重模拟了凸、凹模形状以及翻边工序扩口斜度等重要参数对金属流动的影响,温度和等效应变的分布规律,以及载荷变化的情况。通过模拟分析,优化模具结构和工艺参数,制定合理的成形工艺。在上述研究的基础上,进行模具的设计并对其进行了验证,结果表明:所设计的模具结构合理,金属流动均匀,充填效果好,挤压件产品精度高,光洁度好,达到了预期的效果,为零件的实际生产奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 镁合金特性  10-13
    1.1.1 镁合金的特点  10-11
    1.1.2 镁合金的分类  11-12
    1.1.3 镁合金的应用  12-13
  1.2 镁合金塑性成形技术  13-16
    1.2.1 镁合金的塑性成形性能  13-14
    1.2.2 镁合金的挤压  14-15
    1.2.3 镁合金挤压研究现状  15-16
  1.3 课题背景与研究意义  16-17
  1.4 课题研究内容  17-19
第二章成形工艺分析  19-23
  2.1 零件图  19
  2.2 工艺分析  19-20
  2.3 挤压件图的制定  20-21
  2.4 工艺方案制定  21-22
    2.4.1 工艺方案制定原则  21
    2.4.2 拟定工艺方案  21-22
  2.5 小结  22-23
第三章反挤压轮辋成形金属流动规律研究  23-37
  3.1 DEFORM 软件简介  23-24
  3.2 反挤压轮辋模拟  24-30
    3.2.1 几何模型的建立  25-26
    3.2.2 网格划分  26-27
    3.2.3 材料性能的施加  27-30
  3.3 摩擦边界条件的处理  30
  3.4 后处理器中一些技术问题的处理  30-31
  3.5 模拟结果及分析  31-36
    3.5.1 金属流动过程  31-33
    3.5.2 温度和应变速率的分布  33-34
    3.5.3 载荷变化  34-36
  3.6 小结  36-37
第四章车轮底部挤压成形金属流动规律研究  37-47
  4.1 模拟前处理  37-38
    4.1.1 模拟参数确定  37
    4.1.2 几何造型  37-38
    4.1.3 网格剖分  38
  4.2 模拟结果及分析  38-41
    4.2.1 金属的流动情况  38-40
    4.2.2 温度和等效应变分布  40-41
    4.2.3 载荷变化  41
  4.3 模拟优化  41-46
    4.3.1 根据预模拟优化模具结构  41-42
    4.3.2 优化模拟前处理  42-43
    4.3.3 优化模拟结果及分析  43-46
  4.4 小结  46-47
第五章车轮扩口翻边挤压成形工艺研究  47-53
  5.1 扩口翻边成形挤压过程预模拟  48-50
    5.1.1 模拟参数确定  48
    5.1.2 几何造型  48-49
    5.1.3 网格剖分  49
    5.1.4 模拟结果分析  49-50
  5.2 求阀值C  50-51
  5.3 数值模拟及优化  51-52
  5.4 小结  52-53
第六章 AZ80 镁合金车轮实验研究  53-63
  6.1 绘制挤压件图  53-54
  6.2 成形工艺确定  54
  6.3 实验参数  54-55
  6.4 模具设计及装配  55-61
    6.4.1 主要模具结构尺寸设计  55-59
    6.4.2 模具装配图  59-61
  6.5 试制结果  61-62
  6.6 小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69
致谢  69

AZ80镁合金车轮挤压成形数值模拟与实验研究

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