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《机械科学研究总院》 2017年
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挖掘机斗齿多向可控精密成形技术研究

许午阳  
【摘要】:随着工程机械的飞速发展,挖掘机性能不断提升,工程机械行业对高精度、高性能以及形状复杂锻件的需求量越来越大,设计开发新型金属成形方法、节能节材技术等,对新型工程机械零件的生产至关重要。斗齿是挖掘机上重要安全零件,也是关键易损件,直接与矿石物料接触,即承受冲击磨损,也受到弯矩影响,对其外形结构、材料成分、机械性能有严格要求。因此,研究此类零件合理的锻造方法对我国挖掘机械行业的发展意义重大。本文通过理论分析、数值模拟和现场工艺试验相结合的方法对挖掘机斗齿的多向精密成形技术做了系统研究,主要成果如下:(1)借助于Gleeble-1500D热模拟实验机,对斗齿锻造用新型低合金耐磨钢的热变形过程进行了试验模拟,得到材料在不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线。(2)通过处理压缩实验数据,建立斗齿锻造用钢的材料本构模型,该模型是由Z参数模型和Arrhenius型双曲正弦函数整合所得,同时进行了应变补偿修正,可以较为准确地体现斗齿锻造用钢高温变形过程中流动应力与温度、应变速率以及应变三者之间数学关系,并为挖掘机斗齿多向精密成形工艺的数值模拟提供了材料模型。(3)构建该新型低合金耐磨钢的热加工图,基于热加工图,分析得知,该新型低合金耐磨钢适宜热加工工艺参数为:912~1167℃,0.01~2s~(-1);最优参数为:1057~1167℃,0.2~0.5s~(-1)。(4)利用Deform-3D体积成形模拟软件对斗齿多向精密成形过程中的速度场、应力场、温度场的分布,载荷大小,模具应力状态等内容做了全面分析。并依据这些研究分析结论,优化工艺过程,最终提出了斗齿的多向可控流动成形工艺方案。(5)基于现有设备条件,对成形方案核心工步进行了初步试验,并对试验结果进行了缺陷分析和问题研究。结合分析结果,又制定了改进方案,最终得到了充填饱满,无飞边,尺寸均匀一致,金属流线完整的斗齿锻件,验证了工艺的可行。上述研究成果和结论,是对挖掘机斗齿传统生产工艺的一大突破,有助于促进我国工程机械件精密成形技术发展,更有助于改善我国工程机械零部件低附加值以及高精密件严重短缺的现状,在理论研究和工程实践层次上都体现了很大的价值。
【学位授予单位】:机械科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU621

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