推力锥锻件成形性研究

论文题目: 推力锥锻件成形性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 李文祥

导师: 周杰,郑兴东

关键词: 推力锥,工艺优化,壁厚差,数值模拟

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: ST型缓冲器是铁路车辆运输过程中用于抗冲击的关键部件，推力锥作为其中的主要传力零件，其精度和表面质量要求都非常高。推力锥的质量优劣将直接影响到铁路货车启动和运行过程的稳定性和安全性，其产品质量和性能对铁路货车实施“重载、提速、安全”的发展将起到重要的作用。 推力锥产品存在深腔、薄壁结构，锻造工艺过程中壁厚差难以控制。以前重庆重型铸锻厂曾生产过该产品，但由于受设备限制，精度和表面质量较差，壁厚差也难以控制，不能满足铁道部对该产品的使用要求。鉴于铁路运输需要，迫切需要解决推力锥锻件成形过程中存在的壁厚差过大的问题，同时，通过本项目的实施，对研究深腔、薄壁锻件成形工艺特点具有重要意义。 本课题运用先进的数值模拟技术及锻造工艺理论，开展推力锥锻造成形工艺研究，其主要研究内容如下： 利用刚粘塑性有限元理论及塑性成形模拟软件DEFORM-3D，对推力锥不同成形工艺方案进行了模拟，分析了坯料在成形过程中的金属流动规律及力学量场分布情况，通过对推力锥两种不同工艺方案的模拟分析，优化了推力锥的锻造成形工艺方案。 对优化后的推力锥成形方案进行了生产试制，提出了推力锥现行工艺流程：锯切下料(下料尺寸为φ90×136mm)、560公斤空气锤上镦饼(坯料镦粗后的高度为70mm，最大直径为125mm，利用铁刷清除坯料上下两个端面的氧化皮)、在750公斤空气锤上预锻(保证底部三个锥面基本成形)、在1000吨摩擦压力机上终锻(利用预锻件底部三个锥面进行定位)。 锻件产品检验结果表明，采用现行工艺流程，其锻造工艺方案可行、锻件质量稳定，产品壁厚差在1.5mm以内，推力锥锻件上平面和三个摩擦面的平面度小于0.7mm，整个零件的同轴度小于0.75mm，完全满足推力锥产品技术要求。 综上所述，本文综合应用了锻造理论、有限元理论及数值模拟技术，对具有深腔、薄壁结构的推力锥进行了成形工艺的分析论证，获得了推力锥锻造成形新工艺。生产试制结果表明，采用现行工艺，推力锥锻件壁厚差在1.5毫米以下达到100％，满足产品技术要求。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 主要研究内容

1.3 课题的研究目的和意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.4 可行性分析

2 推力锥成形工艺分析

2.1 推力锥产品特点

2.2 推力锥成形技术特点及工艺难点

2.3 推力锥锻造成形工艺方案确定

2.4 关键技术及工艺流程

2.5 锻件原材料及下料尺寸确定

2.5.1 锻件原材料

2.5.2 坯料下料尺寸的确定

3 刚粘塑性有限元理论

3.1 概述

3.2 金属热成形中的粘性问题

3.2.1 粘塑性基本模型(Bingham体)

3.2.2 粘塑性本构方程

3.3 刚粘塑性模型

3.3.1 刚粘塑性基本假设

3.3.2 刚粘塑性基本方程

3.4 刚粘塑性变分原理

3.5 罚函数法

3.6 本章小节

4 推力锥成形工艺模拟及优化

4.1 引言

4.2 原设计的推力锥成形过程模拟

4.2.1 模型简化及模拟初始条件

4.2.2 镦粗模拟结果分析

4.2.3 推力锥原工艺预锻成形过程模拟

4.2.4 推力锥原工艺终锻模拟分析

4.3 推力锥现行成形工艺方案模拟

4.3.1 预锻成形过程模拟

4.3.2 终锻成形过程模拟

4.4 本章小节

5 工艺试制结果及分析

5.1 试验材料及模具

5.2 工艺试制简况

5.2.1 试制工作情况概述

5.2.2 工艺准备

5.2.3 产品试制

5.2.4 推力锥锻造质量检测

5.3 工艺试制结论

结论

致谢

参考文献

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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