汽车转向柱套管成形工艺研究及设备开发.pdf

《汽车转向柱套管成形工艺研究及设备开发.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《装备制造技术)2014年第7期汽车转向柱套管成形工艺研究及设备开发龙淑嫔(河源职业技术学院，广东河源517000)摘要：针对汽车转向柱套管的形状、材料以及力学性能、工艺要求进行了分析。在有限元分析模拟的基础上，对汽车转向柱套管加工的模具进行设计，根据实际使用要求，提出采用液压驱动进行加工，设计开发了汽车转向柱套管的液压加工设备。关键词：汽车转向柱套管；4r限元；胀形模具；液压系统中图分类号：U466文献标识码：B文章编号：1672—545X(2014)07-0215—03近年来，汽车行业的产能不断发展扩大，各种汽柱套管材料采用16Mn合金结构钢。车零配

2、件的材料和加工成形方法也在不断地改进、(3)汽车转向柱套管质量要求。汽车转向柱套管创新。在材料方面，主要采用各种轻体材料，以实现有如下质量要求：汽车转向柱套管要求不产生裂纹，一汽车的结构轻量化；在成形方式方面主要是采用新两端圆头尺寸一致；汽车转向柱套管两端冲压时要型设计理念和方法，并且根据最新技术改进加工工求管件中间不能产生变形；其他技术要求见套管如艺。目前汽车用转向柱套则可采用改进加工工艺来图1所示。实现产品生产的低耗能及高效率。由于现在汽车、航空、航天等行业在加工空心变截面管件的胀形成形2汽车转向柱套管成形有限元模拟分析工艺及技术已经较为成熟，尤其是

3、解决了超高压密封技术和超高压计算机控制技术这两项关键难题技(1)模型建立。对转向柱套管设备进行有限元分术。本文从工艺角度对汽车用转向柱套加工工艺进析。据图1外形和尺寸建立管坯模型和模具模型。分析行了研究和加工设备进行了开发。时采用SolidBrick20node186单元，有限元模型如图2所示。设定的单元大小为高度方向2O等分，圆周方向1汽车转向柱套管：~n-r要求80等分完成网格划分，按制造要求设定材料为16M。(2)边界条件处理。管坯外表面与模具型腔接触(1)汽车转向柱套管尺寸及性能分析。汽车转向表面满足库伦摩擦条件，设摩擦系数为0．1。柱套管外形和

4、尺寸如图1所示，其加工要求为两端加载方式：在液压成形过程中，两端冲头在液压进行扩口。缸的作用下按照设定的压力加载路径推进，管坯左右两端向模腔内运动，管坯内液体介质初始压力为零，成形开始后随时间按压力路径变化。管件破裂失效的判别标准：按通用规则，当壁厚技术要求：1．管口不得有裂纹减薄量超过25％即可认为管件已发生破裂。2．未注标准按国标要求3．材料：16MO(3)施加载荷。根据泵的推力变化，理论计算出图1汽车转向柱套管零件图图2有限元模型管内变化压力，将管内压力变化作为载荷，因此，拟(2)汽车转向柱套管材料性能。根据汽车转向柱定初始管内压力从0到4oMPa

5、线性变化，提供两端套管的应用场合和要求，汽车转向柱套管的材料选推进力的高压泵作用在管截面上的作用力为8MPa择应该考虑以下几个因素：材料的可延展性要好、塑至380MPa线性变化。性好、稳定性好。为此，经过综合测试，确定汽车转向(4)计算及分析。根据上述步骤所建立起来的有收稿日期：2014—04—16作者简介：龙淑嫔(1982一)，女，湖南涟源人，讲师，硕士学位主要研究方向：机电一体化控制，数控机床电气控制技术，数控机床装调，CAD／CAM技术。215EquipmentManufacturingTechnologyNo．7，2014限元模型、边界条件，加载

6、后，经过求解器计算，即可出现裂纹等缺陷。实现工件的液压成形的数值模拟，再通过后处理模(4)管坯长度计算。管坯长度的计算如下：块的分析，得到成形过程中的应力、应变分布、变形L0=L×[1+(O．34～0．4)6]+△(4)结果图等，具体如图3和图4所示。式4中，：：：_=⋯⋯。一一一、一一一。一m⋯。为管坯变形区长度，mm；￡为制件胀形区母线长，mm；6为坯料的伸长率；搿／△L为修正余量，一般取5—10(mm)。在此，我们取为50．4mm，6为0．21，△己取6mm，贝0：o=50．4×[1+0．35×0．21]+6=601Tim，图3应变分布图4变形情况

7、L=60×2+150=270mm3汽车转向柱套管成形模具的设计(5)管坯直径。汽车转向柱套管的胀形加工位置位于管件的两端，因此管坯直接选用38mill的通过对汽车转向柱套管的外形及质量要求进行管件。分析，采用胀形加工比较合适。根据产品要求进行模(6)胀形力计算。胀形力的计算如下：具设计。F=b盯4to',(5)3．1胀形模具设计工艺参数计算F=1×订×41．5×2×320=83398N．根据产品要求进行模具工艺参数计算，具体如下：式5中，(1)壁厚计算。壁厚的计算采用如下公式：F为扩口力；t=2x38b为系数，其值决定于扩口系数K，=1．69mm(1)为

8、管坯平均直径，mm；式(1)中，z为扩口前管坯壁厚，=1／Elm；为管坯壁厚，r