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汽车后悬架弹簧热卷成形工艺分析及实验研究

李智  
【摘要】:热卷工艺指将钢丝加热后进行卷绕成形的工艺方法。该工艺具有弹簧尺寸稳定性好,热处理后残余应力小,可生产冷卷较为困难的粗线径弹簧和变径弹簧等优点。后悬架弹簧热卷成形技术的研究对弹簧成形质量的提高和热卷工艺参数的选取都具有重要的指导意义。因此,本文以某款后悬架弹簧为研究对象,对弹簧热卷成形工艺进行有限元分析和实验研究。本文主要内容如下:首先,根据后悬架弹簧的几何特征和热成形工艺流程,重点分析了卷簧和收尾工序的成形原理,并确立了两工序关键模具的尺寸。根据收尾前后变形区总长和高度不变的原则以及弹簧在卷簧过程中总长不变的原则,提出了一种弹簧热卷成形参数的计算方法,该方法的适用对象为力学性能和疲劳寿命要求较高的后悬架弹簧。其次,基于弹塑性有限元理论,利用Simufact.forming软件建立了后悬架弹簧卷簧和收尾工序的仿真模型,并分析了卷簧温度、卷簧时间、心轴温度、收尾温度和收尾时间的参数对弹簧回弹量和温度的影响。再次,基于后悬架弹簧的刚度理论,利用HyperMesh和ABAQUS软件对热卷成形后的弹簧模型进行联合仿真,探讨了热卷工艺参数对弹簧刚度的影响。通过对弹簧疲劳寿命进行理论和有限元分析,得出了热卷残余应力会大幅降低弹簧的疲劳寿命,并探讨了热卷工艺参数对弹簧残余应力和疲劳寿命的影响。最后,通过对后悬架弹簧进行热卷成形对比实验,验证了弹簧热卷成形有限元仿真结果的准确性。并采用正交试验设计方法优选出一组最好的卷簧工艺参数。在此工艺参数的基础上,提出了一个关于提高弹簧几何精度的方案。


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