中型卡车胀压成形桥壳压制成形工艺研究

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1、博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目中型卡车胀压成形桥壳压制成形工艺研究作者姓名杨东峰学科专业车辆工程指导教师王连东教授2015年5月中图分类号：TG386.2学校代码：10216UDC：621.7密级：公开工学博士学位论文中型卡车胀压成形桥壳压制成形工艺研究博士研究生：杨东峰导师：王连东教授申请学位：工学博士学科专业：车辆工程所在单位：车辆与能源学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学－I－ADissertationinVehicleEngineeringRESEARCHOFPRESS-FORMINGPROCESSOFBULGING-CRUSHINGFORM

2、INGMEDIUM-SIZEDTRUCKAXLEHOUSINGbyYangDongfengSupervisor:ProfessorWangLiandongYanshanUniversityMay,2015－II－燕山大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《中型卡车胀压成形桥壳压制成形工艺研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学博士学位论文使

3、用授权书《中型卡车胀压成形桥壳压制成形工艺研究》系本人在燕山大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日－III－燕山大学工学博士学位论文摘要桥壳是汽车底盘上重要的承载及传力

4、构件，要求具有足够的强度、刚度及疲劳寿命。燕山大学液压胀形课题组提出了桥壳胀压成形新工艺：先将无缝钢管两端缩径、中间胀形为预成形管坯，内部充液后再用模具压制成带有后盖和附加前盖(即工艺补充部分)的桥壳管件。胀压成形桥壳整体成形，无焊缝、壁厚分布合理，较铸造桥壳重量轻，较冲压焊接桥壳性能好，生产过程节材环保。采用胀压成形工艺制造中型卡车桥壳时，其中的压制成形过程复杂，变形机理还不清楚，工艺理论有待完善，实际生产中仍存在着桥壳后盖开裂、直臂存在内凹等一些质量问题。本文针对中型卡车胀压成形桥壳，进一步分析压制成形过程，揭示变形机理，探究压制加载路径(模具加载方式与内压的匹配关系)及预成形管坯形状对压

5、制成形的影响规律，以完善桥壳压制成形的工艺理论，形成压制成形的关键技术，为胀压成形桥壳的批量化生产提供重要依据。针对中型卡车胀压成形桥壳，提出了附加前盖的设计准则，并根据该准则将某载重5t中型卡车桥壳设计成带有后盖及附加前盖的桥壳管件，在此基础上，提出了中型卡车胀压成形桥壳预成形管坯的设计准则(即首先确定与胀压成形桥壳管件长度相等、横截面周长相等的轴对称基准回转体，再将其桥包部分修正为前包半径小、后包半径大的非对称状)。分析了预成形管坯压制成形过程中典型截面的应力应变状态和壁厚变化趋势，揭示了桥壳后盖开裂、直臂存在内凹等质量问题的产生机理。分析了桥壳直臂段的受力情况，推导出模具作用力与材料屈服

6、强度、管坯结构参数的关系表达式，提出了影响直臂内凹的工艺条件。针对某载重5t中型卡车胀压成形桥壳，采用有限元软件ABAQUS模拟了前包半径162mm、后包半径175mm的预成形管坯的成形过程；在此基础上，选用一种常用压制加载路径进行了压制成形的模拟，分析了预成形管坯的压制成形性及壁厚变化趋势。选择五种典型的压制加载路径，分别对同一预成形管坯进行了压制成形模拟，通过对比桥壳成形性和壁厚分布，分析了模具(外压)加载方式及内压加载路径对压制成形的影响规律，确定了较好的压制加载路径。针对某载重5t中型卡车胀压成形桥壳，设计了轴对称预成形管坯和多组前包半－IV－摘要径、后包半径不同的非对称预成形管坯；首

7、先进行了管坯预成形的有限元模拟，通过对比模拟结果的成形性、壁厚分布、最大横截面壁厚减薄率，初步确定了前、后包半径的取值范围；在此基础上，进一步进行预成形管坯压制成形的模拟，通过对比模拟结果的壁厚分布、后盖减薄率、过渡圆角成形，最终确定了前包半径、后包半径的取值范围，从而优化出合适的预成形管坯形状。针对中型卡车胀压成形桥壳直臂段的压制成形过程，通过有限元模拟，分析了预成形管坯直臂外径、加载路径、初始