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轿车曲轴模锻成形数值模拟及工艺优化
| 论文题名： | 轿车曲轴模锻成形数值模拟及工艺优化 |
| 关键词： | 轿车;曲轴锻件;成型工艺;结构优化;数值模拟 |
| 摘要： | 曲轴作为轿车发动机的关键运动部件,需承受交变载荷、传递动力。要满足高强度、抗疲劳性、长寿命等性能指标,对曲轴成形工艺提出了很高的要求。目前,模锻成形技术是轿车曲轴成形的主要趋势,如何避免曲轴模锻件在成形过程中充不满、高载荷等问题是研究重点。 非调质钢以其不需要热处理工艺就能达到调质钢的性能,简化工艺流程,减低生产成本,成为模锻成形曲轴材料的首选。本文选用TL1438非调质钢作为06d02轿车曲轴材料,并建立该材料的本构方程。 对于成形复杂的曲轴而言,锻模结构设计得是否合理,直接影响到曲轴的质量、材料利用率、成形载荷及锻模使用寿命。本文利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对预锻模膛和终锻模膛的飞边槽结构进行优化设计,从而改善充填情况。在确定合理的飞边槽结构后,本文重点对预锻模膛分型面圆角、预锻模膛与终锻模膛的长、宽、高方向比例构成的4个因子,采用正交试验的方法和有限元软件 DEFORM-3D对06d02曲轴模锻成形过程进行研究。根据结果数据,全面分析该四因素对预锻和终锻成形过程中成形载荷,应力应变分布及充填效果等方面的影响,以找到最优化设计方案,以达到提高成形质量、降低成形载荷、提高材料利用率等目的。 模具应力作为影响模具寿命的直接原因。本文采用有限元模拟方法对模具应力进行分析,获得成形过程中模具应力场分布,从而找到模具的失效原因,以改善模具结构、减少或消除应力集中,提高模具的使用寿命。 最后,通过试验生产对有限元数值模拟优化的方案进行验证,将试验情况与模拟结果进行对比,取长补短,使曲轴模具设计的更加合理。 通过本文的研究,将CAE仿真技术与模具CAD技术结合在一起,达到改善模锻成形质量、降低成形载荷、提高模具寿命等目的,为同类曲轴锻件的生产提供理论和实践支持。 |
| 作者： | 王波 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 李名尧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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