基于锻造特征的预锻件设计

论文摘要

合理的预锻件设计可以改善金属在模膛中的流动方式,让金属更加易于充满型腔,避免出现折叠等缺陷;同时减少模膛的磨损,提高锻模寿命。本文根据锻造特征的成形方式及金属流动情况,提出了“基于锻造特征的预锻件设计”新思路,以“锻造特征”为基本操作单元进行预锻件的设计。首先,分析了模锻工艺成形特点和模锻工艺设计中的关键环节;接着研究了模锻变形的两种主要方式—镦粗和压入变形的金属流动,并对长轴类和短轴类锻件的金属流动进行分析,其中长轴类按平面变形方式而短轴类按轴对称变形方式;随后研究了不同截面特征的金属流动。其次,对常见“截面法”的预锻件设计进行了简单分析,并提出了它的不足之处;在此基础上,详细研究了“基于锻造特征的预锻件设计”方法和设计原则,主要是从锻件整体结构方面提出了预锻件的设计方法和体积控制准则,以及对局部特征的预锻件设计处理,其中包括圆角半径、拔模角、冲孔脸皮、叉形特征、枝芽结构和工字型结构等锻造特征方面的设计参数和创建原则;并且提出了圆盘齿轮类特征的预锻件设计方案。最后,通过“锻造特征”法来设计了机框的预锻件,验证“基于锻造”方法的实用性与合理性,并应用Deform3D模拟软件对设计结果进行锻造工艺模拟。模拟结果表明:通过基于锻造特征设计的预锻件完全能充满型腔,而且提高了锻件的变形均匀性,金属流动更加流畅,流线分布更加合理,且大大降低终锻过程中的成形力,减少模锻件的缺陷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 课题的来源、目的及意义
• 1.2 预成形设计的研究理论及研究现状
• 1.3 基于锻造特征的预锻件设计法简介
• 1.4 课题主要研究内容
• 2 模锻成形工艺及金属流动分析
• 2.1 塑性成形特点
• 2.2 模锻件的分类
• 2.3 模锻工艺设计方法
• 2.4 锻件截面的金属流动概述
• 2.5 不同特征截面的金属流动分析
• 2.6 本章小结
• 3. 基于锻造特征的预锻件设计
• 3.1 常见“截面法”的预锻件设计概述
• 3.2 基于“锻造特征”的预锻件设计原理
• 3.3 圆盘齿轮类特征的预锻件设计
• 3.4 “锻造特征法”与“截面法”的比较
• 3.5 本章小结
• 4 实例应用
• 4.1 航空模锻件机框的预锻件设计
• 4.2 机框锻造成形过程模拟
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献