轮辋加工具有截面复杂、工艺参数多和加工工序繁琐等特点,而且传统的轮辋滚形工艺的分析方法调试时间长、成本高,越来越不适用于当今车辆工业的新要求。计算机CAE、CAD以及CAM技术的日益发展和不断成熟为工程研究带来了许多新的突破路径。有限元分析在高强度钢轮辋滚形工艺中的应用,不但能够测试已有成形工艺的性能,还可以对成形敏感因素进行分析,并在有限元平台上设计相应的优化方案来验证。这些手段都可以使轮辋滚形工艺参数和模具设计进一步优化,制件成形质量得到提高,并且跟传统方法相比,大大减少了设计成本,提高了产品设计的效率。本文分析了22.5×9型钢制车轮轮辋的滚压成形工艺,确定了三道次滚形的形状分配方案,并在有限元软件ABAQUS平台上,系统研究了轮辋滚形成形过程数值模拟的有限元建模方法,详细研究了模型构建、网格划分、材料定义、截面属性设置、算法的选取、时间步长计算、接触的赋予、运动载荷的施加等数值模拟中各个步骤的参数设置,旨在解决变形中的非线性问题,并在此基础上建立了三道次钢制车轮轮辋滚压成形过程的有限元分析模型。根据轮辋滚形工艺的特点,分别从能量、应力和成形质量三个方面分析了轮辋的多道次滚形数值模拟结果。在分析22.5×9型钢制车轮轮辋成形过程中内能和动能的比值、内能和动能随加工时间的变化曲线的基础上,提出轮辋滚压成形成形过程为准静态,确保了工艺参数与载荷选取的合理性。在研究各道次滚形后坯料的等效应力分布时,重点研究了最大等效应力出现的部位和变化趋势,得到了最大等效应力随加工时间的变化规律。通过对各道次滚形后坯料厚度的分析,得到了各道次滚形工序的厚度分布图,发现坯料的最大减薄处位于凹槽靠近轮缘圆角处,且该部位的减薄量集中在一滚中,确定了影响轮辋成形质量的敏感部位为凹槽靠近轮缘的圆角处和关键工序为第一道滚形工艺。对关键工序的工艺参数进行了分析与优化。研究了模具运动进给成形加载路径与坯料成形质量的关系,发现对进给成形起始与结束时的速度采用平滑处理,并将进给路径的加载方式由一次加载改为带有“静止平台”的二次加载,可以明显减少坯料敏感部位的减薄。研究了模具与坯料摩擦条件对成形质量的影响,发现保持模具与坯料间的摩擦因数在0.3-0.35,即可得到坯料成形质量较好的制件。探讨了进给速度与坯料成形质量的关系,发现在保证接触稳定与成形过程准静态的前提下,进给速度的变化对坯料敏感部位减薄影响非常小。