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随着汽车行业的快速发展和日益激烈的市场竞争,人们对汽车的安全性能及舒适性能要求越来越高。汽车转向系统的性能好坏直接影响整车性能,汽车转向螺杆作为汽车转向系统的一个重要零部件,其性能的好坏同样直接影响转向系统可靠性,进而影响整车性能。汽车转向螺杆是典型杯杆型零件,其形状复杂,精度要求高,可通过温冷联合挤压成形工艺达到其形状和精度要求。 本文通过利用有限元数值模拟来分析汽车转向螺杆在温冷联合技术下的成形,对汽车转向螺杆的成形工艺进行比较,并确定成形工艺方案,同时对温挤压凹模进行磨损分析。 首先,对汽车转向螺杆制定两种可行的温冷结合工艺方案,即多工序复合挤压成形和两工序复合挤压成形(杯杆复合成形工艺)。利用有限元模拟软件Deform对两种工艺方案进行热力耦合数值模拟,获得成形过程中每道工序的成形时间-载荷曲线图、速度场分布矢量图、并观察成形过程中出现的问题,以此作为比较标准,对两种工艺方案进行对比,最终选择两工序复合挤压作为成形工艺。 其次,在温挤压内孔工序时,磨损是影响凹模寿命的主要因素。结合正交试验法和基于Archard磨损模型下的有限元数值模拟法,对温挤压凹模磨损进行分析,选择凹模入口圆角半径r、模具初始温度t、模具初始硬度HRC,摩擦因子m为影响凹模磨损的四个参数因素,并选择不同因素的4个水平,确定了L16(45)正交试验方案,通过极差分析和方差分析得出凹模入口圆角半径2mm、模具初始温度350℃、模具初始硬度HRC55,摩擦因子0.2为使凹模磨损量最小的最优组合,对最优工艺参数组合进行建模、数值模拟分析,得出凹模磨损量,进行模具寿命的预测。 最后,由于智能算法的推广应用和正交试验分析的局部性问题。使用影响凹模磨损的四个参数组合与在有限元数值模拟下的模具磨损量组成32组数据样本,训练BP神经网络,建立凹模入口圆角半径r、模具初始温度t、模具初始硬度HRC,摩擦因子m与凹模磨损量之间的映射关系,以温挤压凹模磨损量为目标函数,通过遗传算法对四个影响因素进行组合优化,使凹模磨损量最小。研究结果显示:采用本方法优化参数得出的最大磨损量与正交实验法相比降低了12.35%,说明该设计方法是可行的。