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重载汽车钢制同步齿环精密塑性成形工艺与模具设计

作　者: 于见华
导　师: 夏华
学　校: 重庆理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 精密成形 同步环 重载汽车 模具设计
分类号: TG316
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


汽车同步齿环是变速箱中的重要零件。在产品开发初期,应用铜合金进行塑性成形生产。随着对同步齿环性能和寿命要求的不断提高,开始考虑用钢代替铜生产同步环。采用机加工的方法生产,产品成本高,材料利用率低。精密成形是一种少无切削加工的工艺,还能改善产品的使用性能和质量。本文以重载汽车同步器齿环为研究对象,通过对钢质同步环的精密塑性成形的工艺分析和计算。论证了钢质同步器齿环精密塑性成形的可行性,完成了精密塑性成形的冷热锻件工艺设计和成形温度,设备吨位的选择。基于应力本构方程,借助DEFORM-3D有限元软件,对钢质同步环精密塑性成形过程进行数值模拟分析,确定最佳定位尺寸为145-150mm,最佳成形温度为950℃,坯料的最佳下料尺寸为ф147/129×30mm。分析了材料成形过程中的应力和应变分布,为模具的合理化设计提供依据。对变形过程坯料的温度变化进行了分析,以便选择合适的变形温度和改善模具的工作环境。这些为实际设计精密塑性成形的模具和成形温度及坯料准备提供了理论依据。以工艺设计和数值模拟结果为指导,确定了冷热精锻模具的结构和尺寸设计,并采用电火花加工技术完成模腔的加工,为下步现场试验进行准备。在上述工作的基础上,在1000T双盘摩擦压力机和1000T液压机上进行了现场实验,取得了与先期分析基本一致的结果,达到了预期的设计目的,获得了合格的锻件产品。对产品生产有一定的理论指导意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 汽车同步器的工作原理  8-11
  1.3 重载汽车同步器齿环的国内外现状  11-15
    1.3.1 我国重载汽车和同步器的发展现状  11
    1.3.2 铜合金在汽车同步环生产的应用  11-12
    1.3.3 国内外制造技术研究现状  12-15
  1.4 研究内容和目的意义  15-16
  1.5 可行性  16-17
第二章 钢制同步齿环精锻工艺设计分析  17-30
  2.1 引言  17-18
  2.2 锻件材料的特性  18-19
  2.3 钢质同步环制造工艺方案分析  19-21
    2.3.1 精密成形工艺设计应该注意的问题  20
    2.3.2 钢质同步器齿环精密塑性成形工艺分析  20-21
  2.4 钢质同步器齿环精密塑性成形工艺计算  21-28
    2.4.1 钢质同步环热锻件图的设计  21-23
    2.4.2 钢质同步环冷锻件图的设计  23-26
    2.4.3 毛坯的下料和加热  26-27
    2.4.4 压力机的选择  27-28
  2.5 精密模锻的润滑  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章 同步器齿环精密成形数值模拟分析  30-43
  3.1 引言  30
  3.2 有限元数值模拟技术  30-31
  3.3 刚塑性材料的变分原理  31-34
  3.4 模型的建立和模拟条件的设置  34-35
  3.5 数值模拟分析  35-42
    3.5.1 不同外径坯料的成形比较  35-36
    3.5.2 变形速度场分析  36-37
    3.5.3 模具受力分析比较  37-39
    3.5.4 应力应变分析  39-40
    3.5.5 温度变化比较  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章 同步齿环精密塑性成形锻模设计  43-52
  4.1 引言  43-44
  4.2 模具结构设计  44-48
    4.2.1 钢质同步环精锻模具的设计内容  44
    4.2.2 钢质同步环热锻模具零件的设计  44-48
  4.3 冷精整模具的设计  48-49
  4.4 锻模材料和热处理规范  49
  4.5 提高锻模使用寿命的措施  49-50
  4.6 模具的加工工艺  50-51
  4.7 本章小结  51-52
第五章 生产试验验证  52-58
  5.1 引言  52
  5.2 试验设备及模具  52-54
  5.3 试验用的材料和试验参数  54
  5.4 实验结果分析  54-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章 总结  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 锻造、锻压与锻工 > 锻造工艺
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