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汽车半轴摆辗成形工艺与实验研究

作　者: 吴溯源
导　师: 雷步芳
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 摆辗新工艺有限元数值模拟试验研究
分类号: U463.218
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

汽车半轴是汽车后桥的主要零件,在汽车运行中,半轴承受着整个车身及货物的重量和传递扭矩等多种复杂的交变应力。汽车半轴传统摆辗工艺为:压力机预锻,摆辗终成形。而将加热坯料在摆辗机上实现预锻、终锻连续成形的工艺设想能降低投资和能耗,提高生产率。本文以汽车半轴为研究对象,首先通过金属塑性成形的基本原理,分析汽车半轴摆动辗压的变形机理及主要摆辗参数;再设置不同的摆辗参数,采用数值模拟软件DEFORM-3D模拟了汽车半轴成形全过程,分析成形过程中的应力场、应变场、速度场及温度场的变化和分布规律,得出最佳摆辗倾角γ为3°,每转进给量s的取值范围为5mm/r<s<7mm/r;最后选用数值模拟优化的工艺参数,在摆辗机上进行汽车半轴摆辗成形实验。对试样进行金相组织研究和力学性能的测定,并与传统摆辗工艺试样作比较,得出:一次加热连续摆辗成形的汽车半轴试件内部晶粒度较小,组织更加均匀,硬度、强度和韧度都有所提高。通过数值模拟和试验研究,证实了将加热坯料在摆辗机上实现预锻、终锻连续成形的工艺是可行的。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景和意义  7-9
  1.2 国内外研究及应用现状  9-12
  1.3 研究内容及研究方法  12-13
第二章摆辗成形理论分析  13-25
  2.1 摆辗的变形机制分析  13-17
    2.1.1 摆动辗压的工作原理  13
    2.1.2 摆动辗压机摆头的运动轨迹分析  13-15
    2.1.3 摆辗的变形机制  15-17
  2.2 几个重要的摆辗工艺参数  17-20
    2.2.1 接触面积系数λ  17-18
    2.2.2 每转进给量s  18-19
    2.2.3 摆头倾角γ  19
    2.2.4 摆头转速n  19
    2.2.5 摆头电机功率N  19-20
  2.3 摆辗的变形特性分析  20-23
    2.3.1 金属的塑性及变形  20-21
    2.3.2 厚件回转体工件的变形  21-22
    2.3.3 薄件回转体工件的变形  22-23
  2.4 汽车半轴摆辗的成形特点  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章汽车半轴摆辗数值模拟  25-49
  3.1 汽车半轴摆辗成形新工艺流程  25-26
  3.2 半轴摆辗成形有限元模型的建立  26-27
    3.2.1 模拟计算的有限元模型  26-27
    3.2.2 汽车半轴成形过程的模拟设计  27
  3.3 预锻成形的模拟与结果分析  27-44
    3.3.1 摆辗倾角的选择  27-36
    3.3.2 每转进给量的选择  36-44
  3.4 终锻成形的模拟与结果分析  44-47
  3.5 本章小结  47-49
第四章汽车半轴摆辗实验研究  49-60
  4.1 实验方案  50-53
    4.1.1 汽车半轴摆辗成形传统工艺实验方案  50-52
    4.1.2 汽车半轴摆辗成形新工艺实验方案  52-53
  4.2 摆辗模具设计  53-56
    4.2.1 液压机预锻模设计  53
    4.2.2 摆辗机模具设计  53-55
    4.2.3 模具的热处理工艺  55-56
  4.3 实验结果与分析  56-59
    4.3.1 汽车半轴摆辗件外形分析  56
    4.3.2 金相组织分析  56-58
    4.3.3 硬度分析  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士期间参加的项目和发表的论文  65-67
致谢  67-68

汽车半轴摆辗成形工艺与实验研究

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