收藏本站
《华中科技大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

轿车高强度铝合金零件精密模锻关键技术的研究

程俊伟  
【摘要】: 随着能源和环境问题的日益突出以及人们对轿车的安全性、可靠性、舒适性等要求的提高,各大汽车制造商努力从改善汽车的结构设计和寻找新的替代材料两个方面减轻汽车的重量;不断改进和采用新的零件制造工艺提高产品的质量。铝合金具有一系列优良性能,如密度小、比强度和比刚度高、抗冲击性良好、耐腐蚀、耐磨及高的再生性等,被认为是实现轿车轻量化的首选材料。近年来,铝合金零部件在轿车中所占的比重不断增加,具有很大的开发潜力。 本文首先综述了高强度铝合金塑性成形加工工艺的国内外发展概况以及存在的问题,围绕轿车零件7075(LC4)高强度铝合金多层杯筒形零件和中高硅铝合金SC100-T6活塞尾的精密塑性成形新工艺的研究,采用塑性成形理论、有限元模拟和工艺试验相结合的方法,做了一系列的工作,成功地开发了安全气囊关键零件的流动控制成形工艺和活塞尾精密热模锻工艺。 分析了轿车安全气囊气体发生器关键零件的结构和形状特征,设计了两种闭式反挤压成形工艺,并分析了它们的异同;提出了以闭式挤压为变形特点的流动控制成形时金属最后充满模腔部位的判据、流动控制成形力的计算模型,并建立了成形力的计算公式;对壳体锻件流动控制成形过程进行了刚塑性有限元模拟,分析了成形过程中的应力场、应变场、速度场的分布及力-行程曲线的变化,提出了两种挤压凸模设计方案;在理论研究的基础上,对壳体和压盖进行了工艺试验,得到了优质精密锻件。 对于中高硅铝合金零件,传统的方法是采用压铸工艺生产。近年来,随着轿车性能的不断提高,要求采用塑性成形工艺制造。为了实现这一目的,作者应用Gleeble-1500热力学模拟试验机对不同的温度和变形速率下的铝合金SC100-T6进行等温压缩试验,得到了合金的流动应力与成形温度、应变速率的变化规律,并应用最小二乘法建立了该种合金的本构方程。 分析了活塞尾锻件的结构和形状特征,设计了两种预锻毛坯方案;采用刚黏塑性与热力耦合的有限元模型,对两种预锻成形及其相对应的终锻成形进行了数值模拟,对成形过程中的应力场、应变场、速度场及温度场的分布进行了分析和对比,指出优化的“V”形毛坯有利于终锻成形;根据模拟的结果,设计了预锻模、终锻模和切边模,并进行了工艺试验,锻造出了高质量的精密锻件。最后,对铝合金材料SC100-T6进行了金相组织观测,材料锻造前成块状的初晶硅零散分布α?Al中,在锻造后呈细小颗粒状均匀分布。这充分体现了通过精密模锻可显著提高锻件的综合机械性能效果。 气体发生器精密锻件经太原山西锦恒汽车部件有限公司的水爆试验,其技术指标达到了美国的技术标准;该项成果已被温州市科技局列为产业化开发项目。活塞尾精密锻件超过日本同类锻件的水平,日本用户已向温岭市立华仪表厂(该项成果的委托开发方)签订大批量供货合同。这表明,这两项成果已达到了实用化水平,并将创造出显著的技术经济效益。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG316.3

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓磊;铝合金精锻成形的应用基础研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王红宇;铝合金尾翼筒体等温挤压成形工艺研究[D];中北大学;2011年
2 史瑱;4032铝合金高温变形行为及涡旋盘精密模锻数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 邵镇海;4032铝合金塑性变形的应用基础研究[D];华中科技大学;2009年
4 陈澜;4032铝合金涡旋盘锻件组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 张春雨;铝合金筒体支架挤压成形技术研究[D];中北大学;2012年
6 李霞;大规格异型40Cr球头销冷挤压成形技术的研究[D];武汉理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋仁国;高强度铝合金的研究现状及发展趋势[J];材料导报;2000年01期
2 韦丽君,马风雷,李任江;液态模锻在铸铝合金中的应用研究[J];材料工程;2003年07期
3 郭洪全,杨永安,吴有金;LC4CS高强铝合金腐蚀疲劳行为研究[J];材料工程;1995年04期
4 张小明,张廷杰,田锋,李中奎,马光来,周建;多向锻造对改善7075铝合金性能的作用[J];稀有金属材料与工程;2003年05期
5 李海,郑子樵,王芝秀;7055铝合金二次时效特征研究——(I)力学性能[J];稀有金属材料与工程;2005年07期
6 赵刚,李洪晓,刘春明,郭亚萍;2014铝合金的形变时效处理[J];东北大学学报;2001年06期
7 宋仁国,曾梅光;高强铝合金Mg偏析对晶界结合力和断裂应力的影响[J];东北大学学报;1994年01期
8 宋仁国,曾梅光,张宝金;氢致7175铝合金韧脆断裂转变行为[J];东北大学学报;1996年03期
9 朱旭霞,林高用,张胜华,彭大暑;大型铝合金模锻件内部缺陷的模拟分析[J];锻压技术;2000年04期
10 张驰,陈元芳,杨长辉;闭塞锻造的发展概况及其应用[J];锻压技术;2004年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王洪斌;马鹏程;赵红阳;;双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
2 韩庆妙;一种新型小车轮的冲压工艺及模具设计[J];安阳大学学报;2003年02期
3 李振亮;陈伟;翟景;任慧平;王玉峰;;喷射沉积含锆镍超高强铝合金的组织与性能研究[J];兵器材料科学与工程;2009年03期
4 陈小明;宋仁国;任建平;李杰;张宇;何源;;“双峰”时效对7175合金Mg晶界偏析及性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2009年05期
5 谭兵;马冰;张立君;陈东高;王法科;明珠;;中厚度铝合金激光-MIG复合焊接组织与性能研究[J];兵器材料科学与工程;2010年05期
6 杨智勇;韩建民;李卫京;陈跃;王金华;;SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应[J];北京交通大学学报;2010年01期
7 吴成,冯顺山,胡焕性,李京,任晓雪;冷挤压药型罩过程中的一些特性分析[J];兵工学报;2000年S1期
8 苗应刚;邓琼;索涛;周战璇;;LC9铝合金的动态力学性能及温度相关性研究[J];兵工学报;2009年S2期
9 张浩,阮中燕;易拉盖多工位自动送料级进模设计[J];北京工业大学学报;2000年S1期
10 李信洪;郑智受;许大钧;束维钧;;模具用氮气缸的研究[J];北京农业工程大学学报;1988年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩啸;侯文彬;毕振军;胡平;;车身骨架梁结构材料刚度特性的理论解析与数值模拟[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 陈树君;李宝田;于洋;;搅拌摩擦焊与等离子弧焊交叉焊缝气孔产生抑制措施初探[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
3 郭望春;袁晓光;王耘涛;黄宏军;;液态模锻Al-13Si-3Cu-0.8Mg-0.3Mn-0.1Zr合金组织及性能研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
4 苏志付;骆良顺;苏彦庆;李新中;郭景杰;傅恒志;;铝合金旋转喷吹精炼过程气泡运动的数值模拟[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
5 刘静安;;铝合金可锻性及热力学参数确定原则分析[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
6 王顺成;李伟东;戚文军;郑开宏;陈和兴;;触变模锻A356铝合金车轮的组织与力学性能[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
7 易有福;龙思远;徐绍勇;王瑞斐;唐晓亮;;低压铸造A356铝合金轮毂的本体组织及力学性能分析[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年
8 陈志谦;李庆;李春梅;;7012超高强、超高韧铝合金研究[A];海峡两岸第二届工程材料研讨会论文集[C];2004年
9 赵红亮;宋勇;;铝合金用细化剂探讨[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
10 朱若岭;周杰;胡振志;;基于数值模拟的锻造铝活塞成形工艺研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡春波;1050铝合金形变和再结晶过程中的织构演变研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
2 张洁;SiCp/Cu基复合材料的研制及性能研究[D];江苏大学;2010年
3 陈步明;新型节能阳极材料制备技术及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2009年
4 左敏;Al-X(Si,Zr,Ca)-P合金中磷化物的研究[D];山东大学;2010年
5 车欣;Al-Si-Cu-Mg-(RE)系铸造铝合金的疲劳行为及其损伤机理[D];沈阳工业大学;2011年
6 林巧力;金属熔体在碳化物陶瓷上的润湿性及铺展动力学[D];吉林大学;2011年
7 严军;光纤激光—电弧复合焊接高强铝合金工艺、缺陷产生与质量控制[D];华中科技大学;2011年
8 秦红;蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究[D];广东工业大学;2011年
9 方钊;[K_3AlF_6/Na_3AlF_6]-AlF_3-Al_2O_3体系中低温铝电解的阴极抗渗透研究[D];中南大学;2011年
10 周明哲;航空用2E12合金热处理工艺与疲劳行为的相关基础问题研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋勇;Al-Ti-C-RE细化剂的制备及其细化行为研究[D];郑州大学;2010年
2 彭楠;两轮自平衡电动车机械结构设计与有限元分析[D];郑州大学;2010年
3 易成;退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
4 胡艳;CPU散热片的设计及模拟[D];沈阳理工大学;2010年
5 周顺新;铸态ZK60、AZ80镁合金锻造技术研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 梁琦明;微量稀土La和Ce对纯铜性能的影响[D];江西理工大学;2010年
7 张海沧;CRH3型动车组双丝焊工艺与接头显微组织性能研究[D];长春工业大学;2010年
8 唐小毛;工作辊弹性变形下的铝带冷轧轧制模拟与研究[D];昆明理工大学;2008年
9 苏雅玲;球形凹模缩口工艺的理论研究及有限元模拟[D];昆明理工大学;2009年
10 张飞;玻璃/铝基复合材料管材挤压成形数值模拟研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗兵辉,柏振海;高性能铝合金研究进展[J];兵器材料科学与工程;2002年03期
2 庞克昌;;钛合金特大型锻件生产的新途径[J];宝钢技术;2005年05期
3 张少华;铝合金在汽车上应用的进展[J];汽车工业研究;2003年03期
4 宋仁国;高强度铝合金的研究现状及发展趋势[J];材料导报;2000年01期
5 杨守杰;戴圣龙;;航空铝合金的发展回顾与展望[J];材料导报;2005年02期
6 杨伏良;甘卫平;陈招科;;硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响[J];材料导报;2005年02期
7 刘晓涛;崔建忠;;Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究进展[J];材料导报;2005年03期
8 王洪;付高峰;孙继红;李兴杰;姜澜;;超高强铝合金研究进展[J];材料导报;2006年02期
9 黄光杰;朱清洋;黄本多;;3104铝合金高温塑性变形本构关系研究[J];材料导报;2006年S2期
10 方斌;黄传真;许崇海;刘增文;王景海;;材料微观组织演变的蒙特卡洛仿真原理及应用[J];材料导报;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 徐虹;汽车件的冷挤压工艺与疲劳寿命智能分析系统的研究[D];吉林大学;2005年
2 曾渝;超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织与性能研究[D];中南大学;2004年
3 张艳秋;7A09铝合金复杂盘饼类锻件缺陷形成机理及组织性能控制[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王红宇;铝合金尾翼筒体等温挤压成形工艺研究[D];中北大学;2011年
2 邓冬梅;大型锻件锻造新理论与新工艺的数值模拟[D];燕山大学;2000年
3 韩冰;7075z铝合金高温塑性变形行为研究[D];广东工业大学;2003年
4 王丽丽;轿车转向节成形新工艺研究[D];燕山大学;2005年
5 阳先波;空调压缩器涡旋盘流动控制成形工艺数值模拟及实验研究[D];机械科学研究院;2005年
6 于玲;双杯形件挤压成形工艺研究[D];中北大学;2006年
7 邓学峰;耐热铝合金(FVS0812)半球形件温成形的有限元分析[D];湖南大学;2006年
8 李春雷;2A12铝合金本构关系实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 宁玉恒;凸轮精密塑性成形工艺及数值模拟[D];吉林大学;2006年
10 刘维广;无缝钢管管坯冲孔机金属变形及模具受力分析[D];重庆大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 吴立波;朱庆;薛勇;张治民;张春雨;;铝合金筒件侧向等温挤压成形的金属流动分析[J];锻压技术;2013年04期
2 原红玲;王可胜;;基于响应面法的大型铝合金锻件的多目标成形优化[J];锻压技术;2014年06期
3 吴立波;薛勇;张治民;张春雨;;铝合金筒体侧向挤压润滑条件分析及润滑剂配比研究[J];轻合金加工技术;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐磊;7A04铝合金热流变成形及其构件疲劳性能预测的研究[D];西南交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 马玉婷;工程机械半轴套管热挤压工艺及装备研究[D];山东大学;2011年
2 张春雨;铝合金筒体支架挤压成形技术研究[D];中北大学;2012年
3 冯科;铝基复合材料的制备工艺及性能研究[D];河南科技大学;2012年
4 吴华春;短轴套冷挤压工艺数值模拟及其模具优化[D];上海工程技术大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭洪光;光电器件用金属基复合材料研究进展[J];兵器材料科学与工程;1996年04期
2 毛卫民,杨继莲,赵爱民,崔成林,钟雪友;浇注温度对AlSi_7Mg合金显微组织的影响[J];北京科技大学学报;2001年01期
3 陈祖秋;我国铝制品化学抛光工艺开发现状[J];表面技术;1999年06期
4 张少华;铝合金在汽车上应用的进展[J];汽车工业研究;2003年03期
5 张琦,李荻,丁学谊,张玉梅;LC4铝合金晶间腐蚀电化学机理[J];材料保护;1996年08期
6 焦成革,李春玉;2024、7075铝合金冶金质量控制[J];材料工程;1991年06期
7 赵英涛;美国大型客机结构用铝合金的发展与展望[J];材料工程;1993年05期
8 林均品;安希(山庸);雷廷权;;铝合金的动态再结晶[J];金属科学与工艺;1988年02期
9 周照耀,吕炎,赵宪明,薛克敏,张利军,滕云;筒形件错距旋压工艺的试验研究[J];材料科学与工艺;1995年02期
10 谢壮德,沈平,董寅生,周彼德,李庆春;快速凝固铝硅合金材料及其在汽车中的应用[J];材料科学与工程;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田福祥,王者静;弹簧座镦挤模改进设计[J];CMET.锻压装备与制造技术;2003年02期
2 张锐;杨秀芝;韩从亚;;齿轮电火花加工中电极齿形和模具设计模块实现[J];电加工与模具;2006年02期
3 王晓敏,许树勤;齿轮坯CAPP软件系统的研究与开发[J];山西机械;2000年01期
4 黄清海;;直齿圆柱齿轮精锻过程的实验研究[J];模具制造;2008年11期
5 苏芳;;一种直齿圆柱齿轮精锻模具设计[J];福建信息技术教育;2006年03期
6 陈建全,夏巨谌,梁培志,胡国安,张金刚,柳家君,陈昌银;前轴精密成形辊锻及精密模锻工艺与模具CAD[J];锻压技术;2002年06期
7 ;日本来华座談傘齿轮精密模锻(三菱金属株式会社桶川制作所)[J];锻压技术;1979年02期
8 田福祥;直齿圆柱齿轮精锻模具齿形设计[J];锻压技术;1998年02期
9 黄彩娥;;精密模锻模具设计[J];金属成形工艺;2001年02期
10 Weissmann G;王以华;;精密模锻工艺的可能性[J];模具技术;1983年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 张锐;韩从亚;杨秀芝;;齿轮精密成形理论研究及其CAD/CAPP系统的开发[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
2 钱坤才;;机车车辆制造业国际先进水平调研之三——锻造[A];铁路货车制造工艺学术研讨会论文集[C];2007年
3 徐新成;张水忠;赵中华;;棒料精密剪切模设计[A];第三届华东六省一市塑性工程学术年会论文集[C];2005年
4 尹学军;张光伟;赵德全;;弹簧阻尼隔振系统在螺旋压力机基础中的应用[A];第十届全国噪声与振动控制工程学术会议论文集[C];2005年
5 王以华;汪磊;薛锦达;;上海锻压行业的专业化、精密化和现代化[A];第三届华东六省一市塑性工程学术年会论文集[C];2005年
6 李亚敏;王华君;汪学阳;张亚南;;螺旋锥齿轮摆动辗压凹模的断裂失效[A];第3届全国精密锻造学术研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴欣;大型锻件市场广阔大型模锻机项目呼之欲出[N];现代物流报;2008年
2 汪夏;中国将建世界最大模锻压机[N];中国有色金属报;2008年
3 马敬坤;2005年度机械行业13个项目获国家科技奖[N];中国工业报;2006年
4 王治政 朱益藩;独树一帜的宝钢钛[N];中国有色金属报;2005年
5 首席记者 罗成友;以科技创新推动工业经济发展[N];重庆日报;2006年
6 青林;有色金属行业11个项目通过国家科技奖初评[N];中国有色金属报;2005年
7 张春玲;中国首台数控精锻液压机在黄问世[N];黄石日报;2007年
8 刘建华;西航公司锻压成功精锻叶片[N];中国航空报;2000年
9 ;金属挤压模锻成形模具[N];中国有色金属报;2004年
10 ;金属挤压模锻成形模具[N];中国有色金属报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 黄明辉;巨型精密模锻水压机力流传递与监控研究[D];中南大学;2006年
2 程俊伟;轿车高强度铝合金零件精密模锻关键技术的研究[D];华中科技大学;2006年
3 冀东生;中空分流锻造成形机理及应用技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付传锋;动车组钢质制动盘精密模锻工艺研究[D];上海交通大学;2012年
2 韩从亚;齿轮精密成形工艺研究及其CAD/CAPP系统开发[D];武汉理工大学;2004年
3 高永超;汽车发电机磁极精密模锻成形模拟和工艺设计[D];武汉理工大学;2005年
4 张艳娥;直齿锥齿轮精密锻造工艺与模具设计方法研究[D];山东大学;2007年
5 李晶;汽车曲轴精密模锻成形工艺优化研究[D];重庆大学;2007年
6 向和军;抽油杆精密模锻工艺及其有限元模拟研究[D];华中科技大学;2006年
7 陈佳;航空铝合金构件成形规律及工艺优化研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
8 王开全;汽轮机叶片精密模锻技术CAD与CAE研究[D];燕山大学;2004年
9 申忠印;汽车差速器齿轮精锻成形研究[D];青岛理工大学;2013年
10 吕春龙;机匣类高强度铝合金零件精密模锻关键技术的研究[D];华中科技大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026