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基于Forge的全空心汽车半轴旋锻成形数值模拟及工艺参数优化
| 论文题名： | 基于Forge的全空心汽车半轴旋锻成形数值模拟及工艺参数优化 |
| 关键词： | 汽车半轴;全空心;旋锻成形;参数优化;数值模拟 |
| 摘要： | 汽车半轴主要用于将差速器半轴齿轮输出的动力传递给驱动轮或轮边减速器，是汽车上承受扭矩最大的零件，广泛应用于各类汽车上。传统的汽车半轴大多采用的是实心半轴，在国内汽车行业更是如此。而世界上一些先进的汽车公司如宝马、奥迪等，已经在其中高端型号的汽车上采用全空心的汽车半轴替代实心半轴。相比于实心半轴，使用全空心汽车半轴有助于实现汽车轻量化和提高汽车舒适性能。中国的汽车拥有量和增长潜力很大，若能实现全空心汽车半轴的国产化和经济性生产，将显著提高国产汽车品牌的竞争力。基于以上目的，本文以某型号全空心汽车半轴为研究对象，借助Forge有限元软件和正交试验法，研究汽车半轴的旋锻成形，其研究的主要内容和所得结论如下： （1）根据正在开发的某型号全空心汽车半轴图纸，对半轴的结构、成形特点进行分析，在造形软件UG平台上，对半轴坯料、各工序所用模具进行三维建模，并在Forge软件里面，对锻件旋锻成形进行相关参数设置和程序编写。 （2）选取半轴成形第一工序中锻件的典形段，初步探索了不同工艺参数对旋锻成形中锤头载荷、锻件应力场、最大等效应力的影响规律，获得了各参数对管轴类锻件旋锻成形的大致影响趋势。 （3）以坯料转速、锤头径向进给量、进锤速度为试验因素，将锻件裂纹、折叠数做为衡量结果的特征量设计正交试验，结合Forge数值模拟，对半轴旋锻成形进行参数优化，得出优参数组；再利用所得优参数组，进行汽车半轴旋锻成形全过程模拟，并对模拟结果进行分析，发现效果良好，确定较优参数组为坯料转速取40r/min，锤头径向进给量取0.5mm，进锤速度取7.5mm/s。 （4）基于所获得的优参数组，对全空心汽车半轴旋锻成形进行生产试制，比较结果发现，试制产品整体轮廓以及细节处成形良好，未检测出裂纹和折叠等缺陷，整体成形效果与模拟吻合较好。从显微硬度和微观组织进一步分析样件的质量，发现产品硬度显著增大，组织细化，流线合理，旋锻有利于改善材料的性能。 |
| 作者： | 刘兵 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 周志明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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