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锻钢制动盘结构与成形工艺协同设计研究
| 论文题名： | 锻钢制动盘结构与成形工艺协同设计研究 |
| 关键词： | 制动盘;结构设计;锻造成形;数值模拟 |
| 摘要： | 制动盘是列车制动系统的重要组成部件，其服役可靠性取决于制动盘的材料、结构、成型质量及服役条件。本文基于数值模拟技术，针对选定的材料和服役条件，探讨了动车组制动盘的结构特征与设计要素对制动过程的热应力、锻造成形工艺性的影响，基于有限元模拟结果，完成了锻钢制动盘结构及其成形工艺协同设计。 本文的主要研究内容及结论如下: (1)基于ANSYS瞬态热应力分析技术和QForm锻造成形模拟技术，对我国动车组锻钢制动盘结构设计进行了深入的解读，阐明了制动盘结构设计要素，包括摩擦环厚度、散热筋形状及分布、螺栓孔数量、装配方式、整体结构及盘毂之间的连接方法等对其制动热应力和锻造成形工艺性的影响。 (2)针对ZDPH材料，结合动车组制动盘的实际服役工况，完成了锻钢制动盘结构设计，该结构在满足制动过程热容量要求的基础上，同时具有防止制动盘发生翘曲变形的结构和良好的通风散热性能。 (3)针对锻钢制动盘的结构特点，参照锻造工艺手册及相关标准完成了制动盘的模锻件设计及模型锻造的模具设计。 (4)基于QForm锻造成形模拟技术开展锻钢制动盘的锻造成形仿真，确定了压力机型号、坯料尺寸、工艺参数等信息。研究表明，制动盘模锻最佳始锻温度为1230℃～1250℃;在上下模具预热温度为200℃，锻造设备最小吨位为8000t（J53-8000型），对应的环状坯料尺寸为φ520mm×φ316mm×70mm;或选用吨位为10000t的锻造设备（J53-10000型）、且对应的环状坯料尺寸满足φ580mm＜D外径＜φ600mm，φ306mm＜d内径＜φ312mm，45mm＜h＜50mm时，均可获得成形质量良好的制动盘盘坯。 本文取得的研究成果具有自主知识产权，对我国动车组制动盘自主研发的进程具有一定推动作用。 |
| 作者： | 吴雷 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 李卫京 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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