轴类零件辊锻制坯工艺研究与模具设计

论文摘要

轴类锻件在锻件生产中数量庞大,应用范围非常广泛,所需要攻克的技术难题也较多。其中汽车拉杆、后桥主动螺旋伞齿轮等传动零件,质量要求十分严格,精度要求较高。螺旋伞齿轮锻件的传统制造工艺是锤上拔长制坯,再通过开式模锻终成形,生产的锻件不但产品质量很低,飞边较大,而且易产生废品,大大降低材料利用率,加大了生产成本。拉杆坯件的传统制造方法是热模锻,产生的飞边较大,材料利用率很低,不但费工费料,而且使产品成本提高。辊锻是使坯料通过一对装有锻模的旋转的辊子,在旋转中使金属变形,得到各种锻件和锻坯的成形新技术。本文通过计算机仿真模拟分析研究两类轴类零件辊锻制坯工艺。本文在研究两类轴类锻件几何结构基础上,对两类轴类锻件进行特征段划分,通过对锻件的工艺分析确定各自的辊锻加工工艺(螺旋伞齿轮锻件采用制坯辊锻工艺,拉杆锻件采用成形辊锻工艺),根据辊锻成形工艺的设计原则,提出了两类轴类锻件辊锻成形工艺的设计方法,并对两种给定型号的轴类零件进行工艺与模具进行设计计算。本文在三维造型软件PRO/E环境中,完成对两种轴类锻件、辊锻坯料的三维造型,同时分别对其进行模具型腔设计,为有限元模拟分析奠定了基础。本文根据刚塑性有限元法,利用有限元模拟分析软件对这两种轴类零件辊锻成形工艺过程中的金属的流动规律,应力、应变分布及变形规律进行了研究,并通过不断地调整模具和工艺参数,得到较为理想的模拟结果,实现两类轴类零件辊锻工艺与模具型腔的优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 辊锻成形工艺概述
• 1.3 辊锻技术国内外研究及应用状况
• 1.4 数值模拟技术在辊锻技术中的应用
• 1.5 课题来源、课题研究的内容、意义
• 1.6 本章小结
• 第2章 主动螺旋伞齿轮辊锻制坯工艺研究
• 2.1 引言
• 2.2 几个基本概念
• 2.3 制定辊锻毛坯图
• 2.4 确定辊锻道次
• 2.5 辊锻型槽系的选择
• 2.6 四道次截面尺寸计算
• 2.6.1 制坯辊锻型槽设计的计算法
• 2.6.2 制坯辊锻型槽设计的图解法
• 2.6.3 各道次型槽的纵向尺寸设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 螺旋伞齿轮锻件辊锻工艺的有限元模拟
• 3.1 引言
• 3.2 刚塑性有限元法概述
• 3.3 DEFORM-3D有限元分析软件简介
• 3.4 PRO/E环境下螺旋伞齿轮锻件辊锻制坯模具的建立
• 3.4.1 创建三维模型
• 3.4.2 模具装配
• 3.4.3 骨架折弯
• 3.5 螺旋伞齿轮锻件辊锻制坯有限元模拟
• 3.5.1 第一道次辊锻成形过程的有限元模拟
• 3.5.2 第二道次辊锻成形过程的有限元模拟及模具修改
• 3.5.3 第三、第四两个道次辊锻成形过程的有限元模拟
• 3.6 螺旋伞齿轮锻件辊锻工艺有限元模拟分析
• 3.6.1 辊锻制坯四个道次变形过程分析
• 3.6.2 辊锻制坯四个道次应力场分析
• 3.6.3 辊锻制坯四个道次应变场分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 汽车拉杆辊锻工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 成形辊锻工艺概述
• 4.3 确定原始坯料、辊锻道次及送料方式
• 4.3.1 原始坯料长度尺寸计算
• 4.3.2 确定辊锻道次
• 4.3.3 选取送料方式
• 4.4 拉杆成形辊锻的型槽设计
• 4.5 拉杆预成形辊锻的型槽设计
• 4.5.1 拉杆预成形毛坯设计
• 4.5.2 拉杆预成形辊锻型槽设计
• 4.6 拉杆成形辊锻工艺的制坯型槽设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 汽车拉杆辊锻工艺的有限元模拟
• 5.1 引言
• 5.2 PRO/E环境下成形辊锻模具的建立
• 5.3 拉杆锻件的辊锻成形有限元模拟
• 5.3.1 制坯辊锻有限元模拟
• 5.3.2 预成形辊锻有限元模拟
• 5.3.3 终成形辊锻有限元模拟
• 5.4 拉杆锻件辊锻成形工艺有限元模拟分析
• 5.4.1 拉杆锻件成形辊锻三个阶段变形过程分析
• 5.4.2 拉杆锻件成形辊锻三个阶段变形过程应力场分析
• 5.4.3 拉杆锻件成形辊锻三个阶段变形过程应变场分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文