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船用大型组合式曲轴曲柄锻造工艺的数值模拟及实验研究

武玉波  
【摘要】:曲轴是大型船用发动机的重要部件,大型船用组合式曲轴的曲柄是组成大型曲轴的关键零件。本文采用有限元数值模拟及实验研究方法,就大型曲柄的弯曲锻造工艺过程进行了研究,提出了“V 型弯曲”和“压平”两步成形的工艺方案。 本文以 6-S60MC-C 组合曲轴曲柄为研究对象,以大型非线性有限元软件 ANSYS/LS-DYNA 为分析平台,采用大变形弹塑性有限元理论,对曲柄弯曲及压平过程作了数值模拟分析。文中分析了弯曲成形中出现的主要缺陷,提出了毛坯形状和尺寸、模具参数对成形质量的影响规律,在此基础上给出了毛坯图和模具图。通过对压平工序的数值模拟分析,找出了砧宽对压平成形质量的影响,给出了合理的砧宽。本文分析了曲柄弯曲成形力的影响因素,给出了弯曲成形力-行程曲线及压平力-行程曲线,为实际生产提供了理论依据。 实验研究分别以铅和 45#钢为材料,以 1:10 的比例,进行了两次实验,实验结果与模拟计算结果吻合较好,表明本文给出的工艺方案具有工程应用价值。


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