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基于有限元的发动机油底壳拉深成形仿真及工艺改进
摘要：
本文以某型号柴油发动机油底壳的拉深成形为研究对象，采用有限元仿真技术进行模拟与分析，同时结合实际工艺改进，提高了油底壳的成形质量和生产效率。通过仿真分析，找到了影响油底壳形状的关键因素，同时分析了油底壳的应力分布，并对原工艺进行了改进，通过实际生产验证，使得油底壳的成形质量和生产效率得到了较大的提升。
关键词：发动机油底壳；拉深成形；有限元仿真；工艺改进
一、绪论
油底壳是柴油发动机的重要部件之一，它主要用于收集较重的杂质颗粒及废油，并阻拦散落异物，从而保证机油清洁。该零件成形难度大，而且受到压力和振动等外部环境因素的影响，易出现拉伸和应力集中等问题，从而影响使用寿命和性能稳定性。
针对该问题，本文采用有限元仿真技术来模拟和分析油底壳的拉深成形过程，找到影响成形质量的关键因素，并通过实际改进工艺，以提高该部件的成形质量和生产效率。
二、油底壳的有限元分析
2.1模型建立
采用CAD软件绘制油底壳的三维图形，并导入有限元分析软件中，构建有限元模型。模型主要包括壳体和内部成形铜模，二者之间设置接触，以便模拟实际拉深成形过程。
2.2分析结果
通过有限元分析，得到了油底壳在成形过程中的应变和应力分布图，以及成形后所形成的油底壳形状。
图1油底壳的应变分布图
从图1可以看出，油底壳的应变主要集中在凸台和中央孔口处，而较少存在于壳体部分。这说明油底壳在拉深成形过程中受到较大的应变量，同时凸台和孔口可能存在失稳和变形的风险。
图2油底壳的应力分布图
从图2中可以看出，油底壳的应力主要集中在边缘处、凸台和中央孔口处。这也说明了成形过程中要防止油底壳因边缘过薄、凸台过高或孔口过大等原因发生失稳和局部塌陷。
三、油底壳的工艺改进
3.1设计改进
在模型分析的基础上，对油底壳的设计进行改进。主要包括凸台高度、中央孔口大小、材质选择等方面。通过减小凸台高度，使得油底壳在成形过程中受到的应变减小；通过适当缩小孔口，提高油底壳的稳定性和强度；同时选用具有良好延展性和强度的材料进行制造。
3.2工艺改进
现有成形工艺采用冲压+拉深的方式进行，但由于成形难度大，加工效率低，成形质量不稳定。因此，本文通过模拟分析，在原有工艺的基础上加工出一套新的成形工艺。主要包括增加杆料长度、调整拉深角度等方面，从而提高油底壳的成形质量和工艺效率。
四、实验验证
通过实际生产测试，对新的油底壳进行了性能测试和质量检测。
4.1成形质量测试
将生产的油底壳进行外观、尺寸等方面的检测，并与原设计进行比对。经测试，新设计的油底壳成形质量明显优于原设计，尺寸精度高，并且表面光洁度好。
4.2性能测试
按照柴油发动机的实际使用条件，对新设计的油底壳进行了使用寿命和稳定性测试。实验结果表明，新的油底壳在使用寿命和稳定性方面均优于原设计。
五、总结
在本文中，我们通过有限元仿真技术模拟和分析了柴油发动机油底壳的拉深成形过程，找到了影响成形质量的关键因素，并通过设计和工艺上的改进，提高了油底壳的成形质量和生产效率。实际生产验证表明，新设计的油底壳具有较好的成形质量和稳定性，而且具有更长的使用寿命，可以为柴油发动机的生产提供重要的技术支持。