差速器半轴法兰精密锻造成形工艺与微观组织研究

发布时间：2021-05-16 08:54

　　随着工业污水增多、汽车尾气过量排放、资源衰竭等环境与能源危机的出现,节能减排和可持续发展已成为世界各国人民的共识。作为一种能耗、污染都相对较高的行业,汽车零部件制造业面临着快速发展与节能减排的双重挑战。纵观国内外发展趋势,具有低耗、高效、节材优势的精密锻造成形技术是汽车零部件制造业的重要发展方向。汽车用中空薄壁件结构复杂、小特征多、变径比大,一般需要多工序精密成形,当各工序变形量、变形形状分配不当时,会导致成形缺陷的产生和尺寸精度超差。此外,在精密锻造成形过程中,坯料经历不同程度的高温和剧烈变形,造成锻件显微组织分布的不均匀性。目前,关于中空薄壁类汽车零部件的精密成形工艺研究较少,一些关键技术难点和基础科学问题尚未突破。基于以上背景,本文以典型中空薄壁件—差速器半轴法兰为研究对象,利用数值模拟和精锻实验等手段,对材料热流变行为、预成形与工艺参数优化设计、显微组织演变规律等方面开展了研究工作,旨在为中空薄壁件精密成形提供理论指导,进一步提高锻件质量、降低生产成本,实现汽车零部件的节材、低耗、高效精密成形,具有重要的理论意义和工程应用价值。本课题的主要研究内容和结论如下:（1）在不同温度和... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 中空薄壁类零件
    1.3 精密锻造成形技术
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 数值模拟在精密锻造中的应用
        1.4.2 材料流变成形的研究现状
        1.4.3 精锻预成形坯料设计方法研究现状
        1.4.4 精密锻造工艺优化方法研究现状
    1.5 存在的问题
    1.6 主要研究内容
第二章 40Cr钢本构方程与动态再结晶方程的构建
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 等温热压缩实验
        2.2.2 显微表征方法
        2.2.3 数值建模
    2.3 实验数据处理与分析
        2.3.1 应力应变曲线的摩擦修正
        2.3.2 应力应变数据分析
    2.4 本构方程的构建
    2.5 动态再结晶方程的构建
        2.5.1 动态再结晶体积分数方程的构建
        2.5.2 动态再结晶晶粒尺寸演变及其方程的构建
    2.6 40Cr钢热压缩数值模拟验证
    2.7 本章小结
第三章 半轴法兰预成形优化设计与显微组织分析
    3.1 引言
    3.2 数值建模和实验方法
        3.2.1 半轴法兰锻件
        3.2.2 数值建模
        3.2.3 显微表征方法
    3.3 半轴法兰优化工艺设计
        3.3.1 初始工艺设计与分析
        3.3.2 优化工艺设计与分析
    3.4 优化方案数值模拟分析
        3.4.1 成形载荷
        3.4.2 应变场与应力场
        3.4.3 晶粒尺寸
        3.4.4 金属流线
    3.5 优化方案实验分析
        3.5.1 试样观察位置
        3.5.2 显微组织演化规律
    3.6 本章小结
第四章 半轴法兰精锻工艺参数多目标优化
    4.1 引言
    4.2 初始工艺参数方案分析
        4.2.1 数值分析模型的建立
        4.2.2 数值模拟结果分析
    4.3 试验设计
        4.3.1 设计变量的选择和优化目标的确定
        4.3.2 试验设计方法的选择
        4.3.3 Box-Behnken试验设计
    4.4 响应曲面模型的建立与分析
        4.4.1 响应曲面模型的选择
        4.4.2 响应曲面模型的建立与检验
        4.4.3 响应曲面与等高线分析
    4.5 基于粒子群算法的多目标优化
    4.6 初始方案与优化方案对比分析
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
攻读硕士学位期间参与的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂构件锻造预成形坯料设计综述[J]. 张大伟.  精密成形工程. 2017(06)
[2]基于修正Johnson-Cook模型的钛合金热黏塑性动态本构关系及有限元模拟[J]. 李云飞,曾祥国,廖异.  中国有色金属学报. 2017(07)
[3]高钛6061铝合金轮毂精锻成形的微观组织模拟[J]. 陈微,官英平,王振华.  塑性工程学报. 2017(01)
[4]基于金属流线分析的三柱槽壳温挤件工艺优化[J]. 李超,陈立宇,姜同竹,张太良,王匀.  锻压技术. 2017(01)
[5]精密锻造成形技术及应用[J]. 王京.  工业设计. 2016(02)
[6]Bammann-Chiesa-Johnson粘塑性本构模型材料参数的一种识别方法[J]. 谭阳,迟毅林,黄亚宇,姚廷强.  计算力学学报. 2015(04)
[7]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌.  实验室研究与探索. 2015(08)
[8]结合齿预锻件的精密锻造成形工艺探讨[J]. 王黎.  锻压技术. 2015(04)
[9]基于遗传算法-响应曲面法的驱动桥桥壳轻量化设计[J]. 吕国坤,陈黎卿,王亮,袁剑.  机械设计. 2013(10)
[10]Nb10Zr合金高温变形应变补偿型本构关系模型[J]. 武宇,宜楠,乔慧娟,郭海生,赵鸿磊,姚修楠.  稀有金属材料与工程. 2013(10)

硕士论文
[1]中空薄壁件温冷复合精密锻挤工艺研究及成形质量控制[D]. 刘亚男.山东大学 2017
[2]利用CAE技术改进汽车转向节锻造工艺[D]. 宋来鹏.山东大学 2007



本文编号：3189386