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重卡花键毂镦锻成形数值模拟及工艺优化研究
| 论文题名： | 重卡花键毂镦锻成形数值模拟及工艺优化研究 |
| 关键词： | 卡车;花键毂;镦锻工艺;优化设计;成形质量;数值模拟 |
| 摘要： | 花键毂又称作滑动套，是重型卡车传动轴总成中连接万向节叉和轴叉的重要零部件，承受着复杂的交变应力，其质量优劣直接影响汽车行驶安全性。花键毂传统闭式镦锻工艺成形质量差、模具寿命低，难以满足重卡市场的发展需求。本文主要从花键毂的模具优化设计、成形数值模拟、工艺参数影响及优化方面对花键毂的镦锻工艺进行了研究。 本文通过对花键毂镦锻工艺进行分析，提出了三种开式镦锻模具的成形方案。通过Creo软件建立了花键毂开式镦锻的三维模型，采用有限元模拟仿真技术，分别对其中两种可分式凹模结构的模具方案进行有限元模拟，获得了成形过程中的等效应力、等效应变、锻件损伤和成形载荷等重要参数，并对比分析了两种可分式凹模结构的优缺点，确定了分模面距离前端面5mm位置的可分式凹模镶块模具结构。 在确定模具结构的基础上，为降低锻件成形载荷，获得较好的成形质量，在模拟过程中依次改变各工艺参数，分析研究了不同工艺参数对成形质量的影响规律:随着坯料初始温度的升高，锻件成形载荷明显降低，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值先减小后增大，但等效应力分布越均匀，变形均匀性增强;且坯料初始温度在1200℃时，锻件端部出现折叠现象;随着模具预热温度的升高，锻件成形载荷变化不明显，但成形载荷最大值逐渐降低，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值逐渐减小;随着摩擦系数的增大，成形载荷在镦锻后期明显变化且最大值逐渐增大，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值均逐渐增大。通过正交试验极差分析得到各工艺参数对锻件损伤的影响程度依次是摩擦系数、坯料初始温度和模具预热温度;对锻件成形载荷的影响程度依次是坯料初始温度、摩擦系数和模具预热温度;对多目标进行线性加权分析，得到了成形质量较好的工艺参数组合。 最后，对最佳模具结构和最优工艺参数组合进行生产验证，结果表明:分模面距离前端面5mm位置的可分式凹模镶块模具结构能够有效解决花键毂传统镦锻工艺中存在的问题，最优工艺参数试验结果与模拟结果基本吻合，验证了模拟结果的准确性。工艺优化后的花键毂锻态晶粒明显细化，且提高了模具的使用寿命。 本文将有限元模拟技术和正交试验法应用于花键毂的镦锻工艺优化过程，优化设计出花键毂终锻模具结构和成形工艺参数，改善了锻件成形质量，提高了模具寿命。本文的研究成果对花键毂实际镦锻成形工艺提供了理论指导，并为相似锻件的镦锻成形工艺及优化提供了理论指导和依据。 |
| 作者： | 钱长友 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 赵红亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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