粉末锻造连杆的数值模拟及其预制坯优化设计研究

发布时间：2021-06-10 00:27

　　连杆作为汽车发动机的重要零部件,其轻量化设计和生产质量对于发动机的性能具有重要影响。粉末锻造技术兼具粉末冶金和精密锻造两种工艺的优点,生产出的粉锻连杆性能好、重量轻、成本低,因此粉锻连杆在当今汽车产量趋稳而追求质量与轻量化的背景下,具有很好的应用前景。目前国产发动机连杆大多为钢锻件,粉锻连杆大部分依赖进口,因而实现粉锻连杆的自主研发与生产有助于提升我国汽车行业水平。粉末锻造过程变形复杂,传统的实验方法无法准确便捷地了解粉末锻造过程中材料的变形情况和变形规律,且成本高、周期长。因此借助数值模拟技术,研究粉锻连杆成形过程和工艺参数对连杆成形质量的影响规律,对于优化预制坯设计和提升连杆质量具有重要的指导意义。本文以某型号粉末锻造连杆为研究对象,通过UG软件建立了粉锻连杆数值模拟模型,基于实际生产情况确定了传热过程和锻造工艺参数,在此基础上分析获得了粉锻过程中连杆致密顺序、致密程度、致密均匀性、温度场、应力和应变分布、载荷等方面的规律,得到了粉末锻造连杆的致密过程,揭示了连杆预制坯设计的不足之处。借助有限元分析软件DEFORM,通过研究粉锻连杆中相对密度平均值、特征点密度变化、相对密度标准差、... 

【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】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 粉末锻造工艺概况
        1.2.1 粉末冶金发展现状
        1.2.2 粉末锻造原理
    1.3 粉末锻造连杆发展现状
        1.3.1 粉末锻造连杆特点
        1.3.2 国外粉末锻造连杆的研究现状
        1.3.3 国内粉末锻造连杆的发展现状
    1.4 论文选题意义和研究内容
        1.4.1 论文选题意义
        1.4.2 论文研究内容
第2章 粉末锻造连杆的有限元分析建模及其模拟
    2.1 多孔材料变形致密理论
        2.1.1 粉末材料锻造过程中的受力情况
        2.1.2 粉末材料的屈服准则
        2.1.3 粉末锻造过程中的变形特征
    2.2 粉锻连杆有限元模型的建立
        2.2.1 DEFORM软件简介
        2.2.2 粉锻连杆几何模型建立
        2.2.3 粉锻连杆的网格划分
    2.3 有限元模型的参数设置
        2.3.1 预制坯材料及其初始相对密度
        2.3.2 传热过程和锻造参数设置
    2.4 连杆粉末锻造的数值模拟
        2.4.1 连杆粉锻致密规律
        2.4.2 连杆粉锻过程中温度变化
        2.4.3 连杆粉锻过程中应力和应变
        2.4.4 连杆粉锻过程中的载荷变化
    2.5 小结
第3章 工艺参数对粉锻连杆致密性的影响规律
    3.1 影响粉末锻造致密与成形的工艺参数
    3.2 锻造速度对连杆致密程度的影响
    3.3 初始相对密度对连杆致密程度的影响
    3.4 锻造温度对连杆致密程度的影响
    3.5 模具预热温度对连杆致密程度的影响
    3.6 摩擦状况对连杆致密程度的影响
    3.7 小结
第4章 粉末预制坯锻造致密规律研究
    4.1 预制坯的设计原则
    4.2 均匀密度预制坯锻造过程致密规律研究
        4.2.1 圆环预制坯镦粗过程的数值模拟
        4.2.2 圆环预制坯闭式模锻的数值模拟
    4.3 非均匀密度预制坯锻造过程致密规律研究
        4.3.1 非均匀密度方形预制坯的锻造致密规律
        4.3.2 密度差对方形预制坯的致密性的影响
        4.3.3 圆柱形预制坯的非均匀密度锻造分布规律
        4.3.4 圆环形预制坯的非均匀密度锻造分布规律
    4.4 小结
第5章 提高粉锻连杆致密均匀性的措施及生产验证
    5.1 预制坯非均匀密度分布的数值模拟
    5.2 预制坯形状优化设计
    5.3 非均匀密度分布预制坯密度测定
    5.4 小结
第6章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3221635