硕士论文-汽车曲轴成形过程模拟与工艺优化研究.pdf

彳鹰失季硕士学位论文娄亲、≈‰警蔷:周杰教授论文评阅人:苗囝爱民艟答辩委员会主席:专目亚屏申请学位级别:硕士学位授予单位:重庆大学论文题:汽车曲轴成形过程模拟与工艺优化研究论文作者:周斌重庆大学室厌大芋专业名称:材料加工工程悉教砹论文提交日期:年//月,日答辩日期:年//.授位日期:年月年月/日分类号密级学号职称、工作单位:周日
摘要模具设计和制造是塑性加工工艺中最关键的环节,其合理与否,直接决定着能否生产出满足要求的锻件。传统的模县设计与制造过程是以“试错”为基本方法形过程的几个关键技术问题,利用刚塑性有限元数值模拟软件形质量的影响及该曲轴成形过程的金属流动及应力应变分布规律。通过数值模拟,的,需要经过设计、制造、试制到修改设计的多次反复,从而导致模具的制造周期长、成本高。汽车曲轴是汽车发动机的主要运动部件,工作情况极其复杂,它的性能优劣直接影响着发动机的可靠性和寿命。随着发动机结构的复杂化和强化指标的不断提高,曲轴在工作过程中,由于受到周期性变化的气压力、往复和旋转运动引起的惯性力以及弯矩、扭矩的共同作用,既产生弯曲又出现扭转,这就要求发动机曲轴具有高的疲劳强度和结构刚度。要达到这些条件,高强度的材料和合理的锻造方法是最根本的保证。由于较复杂形状的曲轴类锻件锻造工艺复杂,其可行性、稳定性、成形质量渎尚巍⒄鄣⒆橹毕、材料利用率以及如何降低载荷、提高模具使用寿命等,都是在制订曲轴成形工艺所必须重点考虑的。本文针对微车岢对其成形过程进行数值模拟,全面分析了坯料直径、飞边槽结构、摩擦因子对成预测了成形过程中可能出现的缺陷,达到了优化工艺参数、优化模具结构、消除成形缺陷的目的。通过实际生产,对工艺方案的正确性和有效性进行了检验,对模具设计的合理性与科学性进行了检验。最后对模拟结果与实际生产情况进行对比分析,总结了课题研究的成功经验,为指导相关模具的设计打下了基础。关键词:,刚粘塑性有限元,数值模拟,曲轴,毛边槽重庆大学硕士学位论文中文摘要
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髀课题背景汽车曲轴是汽车发动机的主要运动部件,被喻为发动机的脊梁骨,工作情况极其复杂,它的性能优劣直接影响着发动机的可靠性和寿命。随着发动机结构的复杂化和强化指标的不断提高,曲轴在工作过程中,由于受到周期性变化的气压力、往复和旋转运动引起的惯性力以及弯矩、扭矩的共同作用,既产生弯曲又出现扭转,这就要求发动机曲轴具有较高的疲劳强度和结构刚度。要达到这些条件,必须从选用高强度的材料和采取提高强度的工艺措施等方面来实现【俊崾粲谒椒帜5乃墓涨幔个平衡块,是形状较复杂的中小型曲轴。该曲轴质量要求较高,使用常规铸件不能达到技术要求,同时,机械加工成形也存在较大难度,且生产效率低下。本课题拟采用模锻工艺开发批量锻件产品,以期更好地满足精度、组织性能、扭转强度以及结构刚度等要求。由于较复杂形状的曲轴类锻件锻造工艺复杂,其可行性、稳定性渎形、折叠、组织缺陷⒉牧侠寐室约叭绾谓档驮睾伞⑻岣吣>呤褂檬倜龋是制订曲轴成形工艺所必须重点考虑的问题。从大环境看,我国锻造业具有悠久的历史,对我国国民经济和社会主义现代化建设做出了巨大贡献,但是,整个锻造行业的发展与我国乃至世界信息化进程的速度相比,还很不适应。就锻造技术而言,还有不少落后的工艺、能耗高、科学化及现代化水平低,与相比尚有较大差距;就锻造设备而言,既有微机控制的自动锻造生产线,也有使用了近百年的夹杆锤。因此,我国的锻件总量可谓世界前列,但锻造业的发展并非世界强低,设备重复建设,利用率偏低,特别是大型锻造设备,布局不合理:人均劳动生产率低:大锻件、模锻件的产量大,但锻件精度低,能耗高,材料利用率低;研究方法比较落后,新工艺推广慢,信息化与科技武装尚处于起步阶段【。目前,国际上许多锻造研究机构和生产企业,已将锻造过程的计算机数值模拟作为新产品开发的重要前期环节之一】。经验证明,通过计算机模拟,可以获得金属流动、锻件及模具内部应力场和温度场等方面信息,从而实现锻造工艺过程的优化、锻件缺陷的预测、模具型腔设计的优化、提高模具寿命、预测和控制锻件的金相组织和力学性能。最终目标是缩短新产品试模周期,降低模具研制费用,提高材料利用率,降低废品率。当然,模拟结果是否准确可信,在很大程度上与设定的边界条件驮炝Α⒉牧稀⒛Σ痢⑽露鹊有关。由于许多边界条件是锻造变形过程的函数,具有多重非线性,加上测试技术方面的困难,进行准确的预测难重庆大学硕士学位论文
凇⑼⒄瓜肿计【。比如瑞典依玛特锻造厂生产沃尔沃汽车发动机曲轴时,运用有限元技术模拟锻件成形时的充模过程,检验模具和工艺设计,解决锻件在成形过程中出现的质元分析结果,计算了髓