az80镁合金汽车轮毂锻造成形数值模拟及实验概述

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1、AZ80镁合金汽车轮毂锻造成形数值模拟及实验概述第1章绪论1.1研究背景中信戴卡股份有限公司，是全球最大的铝车轮制造商，目前年产量3000万只轮毂。其主要生产工艺有：低压铸造成型（如图1-1）、低压铸造+轮辋旋压成型（如图1-2）、锻造+轮辋旋压成型（如图1-3）。通过多年的生产实践，以及生产技术的不断成熟完善，戴卡公司的生产技术已经达到行业的领先水平。但是随着社会的发展和技术的普及，我们的主要竞争对手，以及其他有实力的生产企业，利用其自身优势，逐渐的追赶戴卡。因此，公司将发展的重点投向新材料、新技术，通过开发新材料、新技术，有效提高戴卡公司轮毂生产技术水平，提高

2、行业地位和影响力；设计轻量化、生产过程节能降耗、使用过程无污染、回收利用，是当前公司开发和生产的理念和目标。基于此，被誉为21世纪绿色工程材料的镁合金材料，因其无可比拟的材料特性，成为首选项。公司投入了大量的人力、物力，进行研发，并取得突破性进展。1.2镁合金的特点及分类镁合金的密度通常为(1.3~1.9)g/cm3，明显低于是常规的铝合金密度(2.1~2.8)g/cm3和钢铁密度(7.85)g/cm3，应用在工程中可减轻结构件质量。结合其刚度、强度等其他材料特性，总结起来，镁合金具有如下特点：(1)密度远小于常规的工业金属材料。(2)减振性好。镁合金具有较高的阻

3、尼系数，与铝合金和钢材料相比，分别是其阻尼系数的15倍和60倍。镁合金阻尼系数大,相比铝合金和钢材料，减振性能也越好。(3)具有比强度比刚度，耐磨性良好。(4)非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性佳。(5)优良的热传导性，改善电子产品散热问题。(6)机械加工成形性能好，易于车削和铣加工，适合各种外观造型(7)环保，回收率高，可循环再利用。因此，镁合金被科学界誉为21世纪绿色工程结构材料[6]，其在汽车、航空航天、电子通讯等领域已经逐渐开始研发和应用，市场前景广阔。..第2章AZ80镁合金汽车轮毂锻造成形数值模拟2.1引言在当今现代化、科技化时代，工业领域新材料、新

4、科技的发展迅速，新的生产产品的竞争压力，使得企业中必须考虑引进具有竞争力的技术措施和方法，来有效减少生产资源的浪费，降低生产成本，并确保在生产中能够提高生产效率、产品质量成品率。在新品开发阶段，通过先进的辅助手段，缩短新品开发周期，降低新品试验次数、缩短试制时间，提高试制成品率，有效降低人力和物力成本的投入和损耗，并且新品试制过程的机械性能能够满足产品标准的要求是现代企业的工作重点和目标之一。因此开发过程中，必须预先了解参数化元素（过程变量）与零件元素（成品特性）的关系，进行前期的理论研究。计数机数值模拟技术是分析金属成形过程的有效的方法，这种方法能降低实际生产的

5、前期试制成本，缩短试制周期。而且通过有限元模拟可以理论的描述缺陷发生的位置，预测许多缺陷问题，对于提高生产率，降低生产成本，减少人力物力等方面发挥了巨大的作用。2.2模拟软件简介随着科技的发展，人们研发出各种先进的工程软件：设计类：AutoCAD、UnigraphicsNX、CATIA、PRO-E4.0、I-DEAS、MasterCAM等，适用于产品2D和3D造型设计；分析/模拟类：ANSYS、MAGMA、MSCSuperForm、MSC.SUPERFORGE、Deform、Hypermesh、Optistruct、ABAQUS等，适合产品特性模拟分析、铸造和锻造

6、过程模拟分析；通过多年的实践和数据积累，目前我公司多使用MSC.SUPERFORGE软件，进行锻造过程的模拟分析，在铝合金锻造轮毂模具的设计方面，做出了积极的贡献，通过前期的模拟分析，预测可能出现的设计缺陷，提供修改方向，有效降低了模具设计过程中的反复设计和修改，降低了设计人员的工作量和工作强度。同时预测可能的工艺参数，从而有效降低现场试制的次数，从初期每款新品模具试制十几次降到现在基本上每款新品只需3-5次的试制，即可生产出合格的产品，大大缩短了试制周期，降低了试制成本。MSC.SUPERFORGE软件可以进行各种线性机构和非线性机构的分析和处理，是一种基于位移

7、法有限元模拟方法，。MSC.SUPERFORGE数据库中具有丰富的的单元库种类，按照单元库特点，通常分为机构单元，连续单元及特殊单元[41]。其中，结构分析材料库提供了众多的材料模型，包括模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种线性和非线性的单元模型。在大多数模拟软件中，高度非线性问题一直是无法回避的话题，稳定性差、精度低、低速收敛等特点是困扰程序设计的难题。MSC.SUPERFORGE求解技术设计成功解决了这一问题，使得其在锻造领域得以广泛应用。在完善各相关功能的技术上，MSC.SUPERFORGE软件增加了加载步长自适应技术和自动确定分析加载步长等方法，

8、从而进一步