工程机械半轴套管热挤压工艺及装备研究

论文摘要

半轴套管是工程机械驱动桥上重要的零件,工作时承受着由于工作环境变化产生的各种复杂的交变应力。半轴套管锻造质量的好坏,对于工程机械安全运行有着重要的意义。半轴套管传统加工工艺存在着材料利用率偏低,成形工步较多,成本较高的缺点,已经不能满足近净成形的要求。热挤压加工使金属在加工过程中处于三向压应力状态,金属流线连续均匀分布,提高了工件的力学性能,已经成为金属塑性成形研究的一个重要方向。金属塑性成形过程数值模拟是将精密锻造理论与数值模拟仿真技术结合起来的现代化分析方法,可以在短周期内以较低成本设计出良好的工艺参数,生产出高质量产品。数值模拟仿真可以实时描述整个金属塑性成形过程,并且可以根据模拟过程中出现的各种缺陷实时修改工艺参数,是新工艺开发的重要手段。本文全面分析了国内外的研究现状,在阅读和查证大量相关文献的基础上,开发了半轴套管热挤压工艺。文中利用Pro/E造型软件对半轴套管及挤压模具进行三维实体建模,并利用模拟软件DEFORM-3D对三种成形方案进行数值模拟。文中对半轴套管不同成形方案中金属流动情况、产品成形载荷、等效应变以及等效应力等进行了分析。在对仿真模拟结果进行分析的基础上,制定了最优的工艺方案,并设计了合理的挤压模具结构。同时针对半轴套管体壁厚不均现象产生的原因,设计了新型可调速旋转平台,即通过改变模具运动状态减小零件的同轴度误差,并设计其电路控制系统。本研究丰富了挤压变形的内容和理论,开发了半轴套管体的挤压精锻成形工艺,并设计了热挤压旋转平台,可以为类似结构零件的生产提供理论和实践依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半轴套管生产工艺研究现状
• 1.3 金属塑性成形技术的研究现状
• 1.3.1 金属塑性加工特点
• 1.3.2 塑性成形技术研究现状
• 1.3.3 金属塑性成形工艺研究趋势
• 1.4 金属塑性成形的有限元数值模拟
• 1.4.1 有限元法简介
• 1.4.2 金属塑性成形的有限元技术发展
• 1.4.3 有限元分析软件应用
• 1.5 本课题的研究内容和意义
• 1.5.1 课题研究背景
• 1.5.2 课题研究内容
• 1.5.3 课题研究意义
• 第2章 热挤压成形的理论基础
• 2.1 热挤压工艺
• 2.1.1 挤压工艺定义
• 2.1.2 挤压工艺分类
• 2.1.3 热挤压工艺特点
• 2.2 金属塑性成形理论基础
• 2.2.1 塑性力学的基本假设
• 2.2.2 刚塑性基本方程
• 2.2.3 刚塑性有限元的变分原理
• 2.2.4 刚塑性有限元列式求解
• 2.3 本章小结
• 第3章 半轴套管热挤压成形工艺设计及建模
• 3.1 DEFORM软件简介
• 3.1.1 DEFORM软件概述
• 3.1.2 DEFORM软件特点
• 3.1.3 DEFORM功能模块
• 3.1.4 DEFORM模拟求解过程
• 3.2 半轴套管锻件图设计
• 3.2.1 热挤压件的设计要求
• 3.2.2 半轴套管锻件图
• 3.3 半轴套管热挤压工艺建模
• 3.3.1 半轴套管坯料选择
• 3.3.2 半轴套管工艺设计
• 3.3.3 挤压模具成形载荷计算
• 3.4 热挤压仿真模拟工艺参数确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 半轴套管热挤压工艺仿真模拟
• 4.1 工艺方案一仿真模拟
• 4.1.1 压型工步仿真模拟
• 4.1.2 反挤成形大端工步仿真模拟
• 4.1.3 复合挤压工步仿真模拟
• 4.1.4 方案一可行性分析
• 4.2 工艺方案二仿真模拟
• 4.2.1 镦挤工步仿真模拟
• 4.2.2 复合挤压内孔工步仿真模拟
• 4.2.3 正挤压内孔工步仿真模拟
• 4.2.4 方案二可行性分析
• 4.3 工艺方案三仿真模拟
• 4.3.1 复合挤压内孔工步仿真模拟
• 4.3.2 正挤压内孔工步仿真模拟
• 4.3.3 方案三可行性分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 热挤压设备研究
• 5.1 挤压模具设计
• 5.1.1 挤压模具材料选择
• 5.1.2 热挤压模具设计原则
• 5.1.3 压型凸模设计
• 5.1.4 冲孔凸模设计
• 5.2 热挤压旋转工作台设计
• 5.2.1 热挤压件可靠性分析
• 5.2.2 回转支承选择
• 5.2.3 旋转工作台装配图
• 5.3 热挤压旋转工作台电路设计
• 5.3.1 主回路设计
• 5.3.2 控制回路设计
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表