游艇转向臂锻造工艺优化及模具寿命提升
发布时间：2021-06-15 06:16
转向臂是游艇转向系统中的重要组成部分,其主要作用是传递动力及控制游艇航向。转向臂工作环境恶劣,在转向系统运作时频繁扭转,受力状况复杂,对力学性能要求较高,因此需要通过锻造来提升转向臂的综合性能。本课题以某型号转向臂为研究对象,首先进行了锻造工艺及模具设计,设计了两套成形工艺方案,借助Deform-3D有限元软件对方案进行了对比分析并采用较佳方案进行了试生产,然后基于试生产结果结合优化算法对锻造成形工艺参数进行了优化,并进行了模拟验证和生产验证,最后通过改进模具的热处理工艺,提升了模具使用寿命,降低了锻件生产成本。主要研究内容如下:（1）结合转向臂零件的结构特点和生产实际,设计了其锻造成形工艺及锻造模具,得到了两套成形工艺方案。然后使用Deform-3D有限元软件对成形方案进行了对比分析,确定了较佳成形方案并进行了试生产分析。试生产过程中出现了终锻上模开裂及转向臂锻件充不足的问题。其中,终锻上模开裂的问题通过改进模具结构得到了有效解决,而锻件充不足的问题需对锻造工艺作进一步研究。（2）针对试生产结果中转向臂锻件充不足及成形载荷较大的问题,首先选择了镦粗台孔深、镦粗下压量、压扁厚度、坯料加...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的Fig.1.2Commonfo
游艇转向臂锻造工艺优化及模具寿命提升4图1.2常见的锻造工艺缺陷Fig.1.2Commonforgingprocessdefects1.3有限元数值模拟技术在锻造成形中的应用传统的锻造工艺及模具设计一般采用试错法，即在基于设计人员的经验进行初步设计后，然后采用设计→试模→再设计的流程进行反复循环直到试模结果达到预期要求。采用这种方法不仅使得锻件的开发周期长、成本高，而且难以深入了解锻件的成形规律以及获得最佳的工艺参数。因此，基于有限元数值模拟的计算机辅助工程技术开始发展，并在锻造成形领域得到了广泛应用。通过对设计的方案进行模拟分析，可以对金属流动的过程进行实时观察，了解其成形规律，对可能出现的缺陷进行预测，并且还能够对模具应力以及模具磨损分布情况进行分析。目前，有限元数值模拟仿真技术正在逐渐取代依靠传统的试错法进行锻造工艺设计的过程，在锻造成形领域发挥越来越大的作用。在锻造成形领域常用的有限元数值模拟软件有Deform-3D、Forge、Qform和Simufact等。国内外学者结合有限元数值模拟仿真技术在锻造工艺设计及模具设计方面作了大量的研究。WeiF等[11,12]使用Deform-3D有限元软件模拟了螺旋齿轮的热锻成形过程和斜齿轮的冷锻成形过程，分析了螺旋齿轮热锻过程中加热温度对锻件组织和力学性能的影响规律以及斜齿轮坯料形状对成形载荷和锻件变形均匀性的影响规律。SalcedoD等[13]结合有限元软件对铝合金凸轮的三套等温锻造模具进行了评估分析。SaffarS等[14]对轴对称零件的锻造工艺进行了深入研究，得到了不同坯料尺寸对锻件应力、应变分布以及模具磨损分布的影响规律。RajMP等[15]针对差速器十字轴的结构特点，设计了一种横截面为圆角四方形的坯料，使用Deform-3D有限元软件模拟分析了坯料圆角半径、坯料放置位置和?
游艇转向臂锻造工艺优化及模具寿命提升10图2.1转向臂零件三维模型图Fig.2.1Three-dimensionalmodelofsteeringarmpart图2.2转向臂零件尺寸图Fig.2.2Thedimensionsdrawingofsteeringarmpart2.2.2转向臂成形工艺分析由上文分析可知，转向臂的转向臂轴和连接端部的直径尺寸差距较大，若采用棒料直接进行模锻，则连接端部不易充满，增加棒料直径尺寸，又造成材料过度浪费，需增加一制坯工步。转向臂锻件的锻造工艺流程如图2.3所示。图2.3转向臂锻件的锻造工艺流程Fig.2.3Theforgingprocessofsteeringarmforging①②
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化[J]. 曾小华,王振伟,宋大凤,陈琴琴,杨南南. 机械工程学报. 2020(02)
[2]基于Qform的机械连接轴冷锻成形数值模拟[J]. 闫建. 热加工工艺. 2020(01)
[3]基于Deform的螺旋伞齿轮轴楔横轧工艺的数值模拟[J]. 陈金霞,吕文春,赵春来. 热加工工艺. 2020(01)
[4]基于响应面法的平衡轴成形工艺参数优化[J]. 郑赣,刘淑梅,汪东升,霍文君. 锻压技术. 2019(10)
[5]我国游艇旅游大众消费市场培育路径研究[J]. 李宝轩,赵莹,陈咏梅. 湖北经济学院学报(人文社会科学版). 2019(06)
[6]基于Deform的汽车发动机曲轴模锻数值模拟及模具优化[J]. 舒鸫鹏. 热加工工艺. 2019(03)
[7]基于Simufact Forming的涡轮叶片热锻模具磨损计算机仿真分析[J]. 曲雪苓. 热加工工艺. 2018(21)
[8]基于响应面法的整体式结合齿齿轮温锻工艺优化[J]. 吴先洋. 锻压技术. 2018(08)
[9]游艇产业:旅游消费提质升级的助推器[J]. 李辉. 中国政协. 2018(11)
[10]回火工艺对42CrMo钢调质后组织及性能的影响[J]. 张京,谭小明,石磊. 机车车辆工艺. 2018(02)
硕士论文
[1]机动车尾气后处理系统铝合金泵体的锻造工艺设计及优化[D]. 杜重凯.江苏大学 2019
[2]基于多岛遗传算法的换热管内插波浪片结构优化研究[D]. 周政.华中科技大学 2019
[3]基于ISIGHT的FSAE赛车前后翼气动特性分析及优化[D]. 谢显晨.扬州大学 2019
[4]基于多岛遗传算法的浮式防波堤系泊系统优化[D]. 陈飞.江苏科技大学 2018
[5]RV减速器输出盘锻造工艺研究及模具寿命提升[D]. 胡晓峰.江苏大学 2018
[6]热处理工艺对H13钢组织性能影响规律的研究[D]. 樊明强.河北科技大学 2016
[7]基于Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架稳健优化设计[D]. 刘艳军.华东交通大学 2016
[8]H13钢加工过程金属组织遗传性的研究[D]. 张迁.贵州大学 2016
[9]中山游艇安全监管研究[D]. 夏丹.大连海事大学 2015
[10]基于Deform-3D的粉末锻造连杆数值模拟[D]. 王瑜.长安大学 2015
本文编号：3230612
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的Fig.1.2Commonfo
游艇转向臂锻造工艺优化及模具寿命提升4图1.2常见的锻造工艺缺陷Fig.1.2Commonforgingprocessdefects1.3有限元数值模拟技术在锻造成形中的应用传统的锻造工艺及模具设计一般采用试错法，即在基于设计人员的经验进行初步设计后，然后采用设计→试模→再设计的流程进行反复循环直到试模结果达到预期要求。采用这种方法不仅使得锻件的开发周期长、成本高，而且难以深入了解锻件的成形规律以及获得最佳的工艺参数。因此，基于有限元数值模拟的计算机辅助工程技术开始发展，并在锻造成形领域得到了广泛应用。通过对设计的方案进行模拟分析，可以对金属流动的过程进行实时观察，了解其成形规律，对可能出现的缺陷进行预测，并且还能够对模具应力以及模具磨损分布情况进行分析。目前，有限元数值模拟仿真技术正在逐渐取代依靠传统的试错法进行锻造工艺设计的过程，在锻造成形领域发挥越来越大的作用。在锻造成形领域常用的有限元数值模拟软件有Deform-3D、Forge、Qform和Simufact等。国内外学者结合有限元数值模拟仿真技术在锻造工艺设计及模具设计方面作了大量的研究。WeiF等[11,12]使用Deform-3D有限元软件模拟了螺旋齿轮的热锻成形过程和斜齿轮的冷锻成形过程，分析了螺旋齿轮热锻过程中加热温度对锻件组织和力学性能的影响规律以及斜齿轮坯料形状对成形载荷和锻件变形均匀性的影响规律。SalcedoD等[13]结合有限元软件对铝合金凸轮的三套等温锻造模具进行了评估分析。SaffarS等[14]对轴对称零件的锻造工艺进行了深入研究，得到了不同坯料尺寸对锻件应力、应变分布以及模具磨损分布的影响规律。RajMP等[15]针对差速器十字轴的结构特点，设计了一种横截面为圆角四方形的坯料，使用Deform-3D有限元软件模拟分析了坯料圆角半径、坯料放置位置和?
游艇转向臂锻造工艺优化及模具寿命提升10图2.1转向臂零件三维模型图Fig.2.1Three-dimensionalmodelofsteeringarmpart图2.2转向臂零件尺寸图Fig.2.2Thedimensionsdrawingofsteeringarmpart2.2.2转向臂成形工艺分析由上文分析可知，转向臂的转向臂轴和连接端部的直径尺寸差距较大，若采用棒料直接进行模锻，则连接端部不易充满，增加棒料直径尺寸，又造成材料过度浪费，需增加一制坯工步。转向臂锻件的锻造工艺流程如图2.3所示。图2.3转向臂锻件的锻造工艺流程Fig.2.3Theforgingprocessofsteeringarmforging①②
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多岛遗传算法的功率分流式双模混合动力客车参数优化[J]. 曾小华,王振伟,宋大凤,陈琴琴,杨南南. 机械工程学报. 2020(02)
[2]基于Qform的机械连接轴冷锻成形数值模拟[J]. 闫建. 热加工工艺. 2020(01)
[3]基于Deform的螺旋伞齿轮轴楔横轧工艺的数值模拟[J]. 陈金霞,吕文春,赵春来. 热加工工艺. 2020(01)
[4]基于响应面法的平衡轴成形工艺参数优化[J]. 郑赣,刘淑梅,汪东升,霍文君. 锻压技术. 2019(10)
[5]我国游艇旅游大众消费市场培育路径研究[J]. 李宝轩,赵莹,陈咏梅. 湖北经济学院学报(人文社会科学版). 2019(06)
[6]基于Deform的汽车发动机曲轴模锻数值模拟及模具优化[J]. 舒鸫鹏. 热加工工艺. 2019(03)
[7]基于Simufact Forming的涡轮叶片热锻模具磨损计算机仿真分析[J]. 曲雪苓. 热加工工艺. 2018(21)
[8]基于响应面法的整体式结合齿齿轮温锻工艺优化[J]. 吴先洋. 锻压技术. 2018(08)
[9]游艇产业:旅游消费提质升级的助推器[J]. 李辉. 中国政协. 2018(11)
[10]回火工艺对42CrMo钢调质后组织及性能的影响[J]. 张京,谭小明,石磊. 机车车辆工艺. 2018(02)
硕士论文
[1]机动车尾气后处理系统铝合金泵体的锻造工艺设计及优化[D]. 杜重凯.江苏大学 2019
[2]基于多岛遗传算法的换热管内插波浪片结构优化研究[D]. 周政.华中科技大学 2019
[3]基于ISIGHT的FSAE赛车前后翼气动特性分析及优化[D]. 谢显晨.扬州大学 2019
[4]基于多岛遗传算法的浮式防波堤系泊系统优化[D]. 陈飞.江苏科技大学 2018
[5]RV减速器输出盘锻造工艺研究及模具寿命提升[D]. 胡晓峰.江苏大学 2018
[6]热处理工艺对H13钢组织性能影响规律的研究[D]. 樊明强.河北科技大学 2016
[7]基于Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法的麦弗逊悬架稳健优化设计[D]. 刘艳军.华东交通大学 2016
[8]H13钢加工过程金属组织遗传性的研究[D]. 张迁.贵州大学 2016
[9]中山游艇安全监管研究[D]. 夏丹.大连海事大学 2015
[10]基于Deform-3D的粉末锻造连杆数值模拟[D]. 王瑜.长安大学 2015
本文编号：3230612
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