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《长春理工大学》 2019年
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突缘类锻件复合挤压过程数值模拟及工艺优化研究

张京  
【摘要】:突缘类产品是运输、轻工、航空航天等领域中广泛应用的关键零部件之一,具有传递扭矩和承载接口连接的功能,其质量的好坏直接关系着整个传动系统的性能。虽然突缘类零件种类繁多,但结构特点及工艺过程相似。在传统工艺中,对于突缘类零件往往从制坯到终成形过程均采用热成形方式,使用热成形方式相对容易,但容易造成成品件精度低、材料损耗大等缺点。因此,本文对突缘类锻件成形工艺特点进行分析并以典型突缘件三脚突缘作为研究对象,以热冷复合成形工艺为设计思路,结合DEFORM-3D有限元数值模拟分析和响应面数值计算方法,对新工艺思路进行研究分析。本文在分析突缘类锻件结构特点及成形工艺特点的基础上,提出了生产工艺采用热冷复合成形技术的设计思路。首先,对突缘类锻件成形拟定两种成形工艺方案:单一热成形工艺和热冷复合成形工艺。以典型突缘件三脚突缘为研究对象,利用有限元软件DEFORM-3D对这两种工艺方案的成形过程进行数值模拟,获得成形过程的成形载荷、等效应变应力、折叠角、损伤因子、温度场等云图。对比分析这两种工艺方案的数值模拟结果,确定了热冷复合成形工艺适用于突缘类锻件的生产。其次,采用热冷复合成形工艺对三脚突缘成形过程中制坯、预成形和终成形过程进行数值模拟。通过分析模拟过程的不同步数下成形载荷、等效应力、损伤因子等物理场分布情况,探寻成形过程中金属变形情况和成形缺陷问题。基于Archard磨损模型,研究分析了三脚突缘终成形过程模具磨损情况,探讨不同工艺参数对模具磨损程度的影响。由于,锻件的成形质量受到多个成形工艺参数的影响,而响应面法可对多个工艺参数进行优选。因此,本文针对三脚突缘预成形和终成形过程的工艺特点,借助响应面试验法和DEFORM-3D软件,分别对影响三脚突缘锻件预成形和终成形过程的工艺参数因素进行响应面分析,确定最优工艺参数组合。最后,根据三脚突缘终成形模具磨损情况,对三脚突缘终成形过程中的凸模模具圆角半径进行优化,对比四组不同圆角半径的终成形效果分析,获得较优的圆角半径,并对预成形和终成形过程模膛以及整体模具进行设计。本文的研究内容和成果为突缘类锻件的锻造生产和模具设计提供了理论参考和技术指导。
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TG376;TG316

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