Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Ghaei,Mahmoud Farzin
عباس قائی (استاد مشاور) محمود فرزین (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamid Reza Pour Khalily
حمیدرضا پورخلیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Analysis and Design of Hydroforming Process for Automobile Rear Axel
Hydroforming is a metal forming process in which the required forming force is provided by a fluid media like water. Tube hydroforming is a relatively new process and thus in this thesis hydroforming of a car rear axel was studied. At the beginning, various tube hydroforming methods were explained and their advantages and disadvantages were discussed. Then computer simulation procedure of the process and its implementation was explained in detail. In these simulations the known parameters were material properties of the tube and geometry of forming dies. Unknown parameters which had to be determined by these simulations were the initial diameter of tube and the pressure path during the forming process. An important question in the design of process is the appropriate type of tube hydroforming to produce that particular part. In other words Low Pressure Hydroforming, High Pressure Hydroforming or Pressure Sequence Hydroforming(PSH). To find the answer of the question, these different types of hydro-forming were simulated and compared and it was concluded that the best method to produce this part was PSH which caused the best thickness distribution. After choosing PSH, tube diameter was optimized. To find the best diameter, upper limit of outside diameter has been determined. There is a maximum tube diameter because larger tube sizes will not fit in the die. A good choice to produce the axel was the largest outside diameter that fits in the die. However some wrinkles were made in transition zone near the end of tube. Simulation results showed that these wrinkles could not be removed even at pressures more than 7000 bar. Although the geometry of transition zone was not as important as middle zone, it was preferred to have a more accurate geometry and lighter part. Then the tube diameter range was reduced to avoid wrinkles in the transition zone. On the other hand small tubes needed very high pressures to be formed and in many cases the tube could burst. So an appropriate diameter was chosen and PSH was designed to produce the part using pressures under 500bar. It was also important to have an acceptable thickness distribution. Therefore low pressure and pressure sequence hydroforming were combined to obtain an optimum tube diameter. Then die and gripper forces were estimated using simulation results. A hydroforming industrial tool was also used to validate simulation results. Thickness distribution had been compared between simulated part and a real part that showed good agreement between them. At the end, sealing methods of tubes were discussed and two-dimentional stress simulation of dies was also performed. Keywords: Metal forming, tube-hydroforming, tube-sealing, die
هیدروفرمینگ یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات است که در آن نیروی شکل دهی به وسیلة سیالی که فشار هیدروستاتیکی بالایی دارد تأمین می شود. در کشورعزیزمان ایران هیدروفرم ورق و هیدروفرم لوله که برای شکل دهی قطعاتی با مقاطع بسته است، کم تر در صنعت شناخته شده است. همین نیاز باعث شد هیدروفرم محور عقب خودرو موضوع این تحقیق قرار گیرد. ابتدا دربارة مزیت های هیدروفرم نسبت به روش های سنتی شکل دهی قابل استفاده بحث شده است. سپس دربارة انواع روش های هیدروفرم لوله به صورت کلی بحث شده و مزایا و معایب آن ها مطرح گردیده است. در ادامه در مورد شبیه سازی رایانه ای هیدروفرمینگ لوله توضیح داده شده است و جزئیات آن تا حد امکان بیان شده است. سپس روش های مرحله ای و غیرمرحله ای با هم مقایسه شده و برتری های روش مرحله ای برای تولید این قطعه اثبات گردیده است؛ نشان داده شده است که توزیع ضخامت در لوله تولیدی به روش مرحله ای، بسیار مناسب تر است و تغییرات ضخامت در آن کم تر است و در نتیجه احتمال پارگی قطعه کمتراست و خواص مکانیکی آن نسبت به لوله های تولیدی به روش های کم فشار و پرفشار مناسب تر است. در گام بعد دربارة قطر مناسب لولة اولیه برای شکل دهی بحث شده است و تلاش شده تا با تلفیق روش مرحله ای و کم فشار، قطر مطلوب لولة اولیه و هم چنین توزیع فشار مناسب حین شکل دهی پیش نهاد شده و نیروی فشاری قالب تخمین زده شود. سپس و جهت سنجش دقت نتایج، توزیع ضخامت نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج واقعی، با یکدیگر مقایسه شده است. در پایان نیز دربارة سازوکار آب بندی لوله توضیحاتی ارائه شده است. ابتدا روش های مختلف آب بندی لوله ها توضیح داده شده است و تعدادی از مزایا و معایب هر کدام بیان شده است و ساز و کار آب بندی مورد استفاده در دستگاه ساخته شده برای هیدروفرم محور خودرو توضیح داده شده است و نیروی لازم برای آب بندی محاسبه گردیده است. لازم به توضیح است همزمان و موازی با انجام این تحقیق، ماشین آلات هیدروفرم لوله در مقیاس صنعتی، به یاری خدا، توسط سربازان عرصة جهاد علمی جمهوری اسلامی ایران ساخته شد و این فن آوری هم به گنجینة ارزشمند دانش های بومی کشورمان پیوست. کلمات کلیدی: 1- شکل دهی 2- هیدروفرم 3- لوله 4- قالب 5- آب بندی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی