变速器齿轮轴精密锻造工艺设计

论文摘要

精密锻造可以提高生产效率,降低生产成本,在国外已经得到了广泛的运用,尤其在大批量生产的汽车行业。我国汽车行业发展较晚,使得我国的精密锻造技术相对落后,工艺设计主要依靠人的经验来完成,并通过试验来验证。随着汽车行业的迅猛发展,精密锻造要求应用先进的技术进行工艺的分析、评估,有限元数值模拟就是其中较好的一种方法。本文结合企业生产需要,对变速器齿轮轴精锻工艺设计的基本内容作了探讨,在分析精密锻造的各种影响要素的基础上,介绍了工艺设计的传统经验和原则,论述了刚塑性有限元法的基本原理,引入了有限元数值模拟软件DEFORM。针对某变速器齿轮轴的精密锻造工艺设计,进行了精锻件、工艺流程、模具的设计,对轴冷挤压各工序的成形压力从理论和经验两方面进行计算,比较成形压力的各种计算方法,从中指出可行和有效方法作为工艺设计的参考。此外利用DEFORM软件对各工序进行了数值模拟,并将模拟计算结果与生产试验结果两者进行互相比较,从而可以知道:利用数值模拟方法,可以了解精密锻造时金属的应力和变形分布规律,较准确地预测成形零件的质量及其产生的成形压力,为工艺分析、评估提供有力依据。精锻工艺设计的有限元数值模拟,能综合考虑影响工艺的众多因素,不仅能预测成形件的损伤,给出应力和应变分布的定量值,节省了实际试验的时间和成本,还能为工艺设计优化,调整工艺参数,获取最佳方案提供技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 精密锻造的发展及其应用
• 1.3 国内精密锻造的状况
• 1.4 本文研究的内容及意义
• 第二章 精密锻造工艺设计基本知识
• 2.1 精密锻造的分类
• 2.2 影响精密锻造成形的要素
• 2.2.1 材料及其处理
• 2.2.2 摩擦及润滑
• 2.2.3 精锻件结构及模具设计
• 2.3 精密锻造工艺设计的基本原则
• 2.3.1 精锻件的设计
• 2.3.2 工艺路线的设计
• 第三章 变速器齿轮轴精密锻造工艺的设计及计算
• 3.1 精锻件的设计
• 3.2 精密锻造工艺路线的设计
• 3.3 材料的处理
• 3.3.1 坯料的预热处理
• 3.3.2 磷皂化
• 3.4 模具的设计
• 3.4.1 镦粗模的设计
• 3.4.2 冷挤压模具的设计
• 3.5 成形压力的计算
• 3.5.1 镦粗压力计算
• 3.5.2 冷挤压轴径压力计算
• 3.5.3 成形压力计算方法的分析比较
• 第四章 有限元分析技术
• 4.1 精密锻造工艺的分析方法
• 4.2 有限元法的应用及其分类
• 4.3 刚塑性有限元理论
• 4.3.1 刚塑性有限元基本假设
• 4.3.2 塑性力学基本方程
• 4.3.3 刚塑性有限元变分原理
• 4.4 DEFORM 软件
• 第五章 变速器齿轮轴精密锻造的有限元数值模拟
• 5.1 概述
• 5.2 建模
• 5.2.1 几何模型的建立
• 5.2.2 网格单元的自动生成和重新划分
• 5.2.3 摩擦边界条件的定义
• 5.2.4 有限元模型及其分析条件
• 5.3 模拟结果及分析
• 5.3.1 镦粗模拟及分析
• 5.3.2 轴径冷挤压模拟及分析
• 5.3.3 模拟结果的分析比较
• 第六章 变速器齿轮轴精密锻造工艺设计加工验证
• 6.1 概述
• 6.2 实际加工设备
• 6.3 测量挤压力的原理
• 6.4 加工结果及分析比较
• 第七章 基于数值模拟工艺参数优化的问题
• 7.1 工艺优化的数学模型
• 7.2 基于数值模拟的工艺优化
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文