汽车花键轴冷挤压成形工艺及摩擦润滑特性研究

发布时间：2017-10-20 07:18

  本文关键词：汽车花键轴冷挤压成形工艺及摩擦润滑特性研究

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【摘要】：花键轴零件是汽车整体组成中不可或缺的组成部分,其成形质量的好坏直接影响汽车的动力系统正常运转,进而影响整车正常行驶的稳定性,安全性以及使用年限。汽车花键轴冷挤压成形方法比传统切削工艺能够有效降低零件的生产成本,提高零件质量和生产效率。本文针对汽车花键轴零件冷挤压成形工艺进行系统分析,并着重对零件成形过程中的摩擦润滑特性进行系统研究。全文研究内容主要包括:1.花键轴冷挤压工艺研究。花键轴零件所用材料是CK45,几何形状可概括为三个部分:杯形壁,台阶和外花键。本文以专业有限元软件DEFORM-3D为研究平台,全面分析了冷挤压成形过程中的金属材料的流动情况以及关键工艺参数对成形载荷的影响,并利用正交试验得出合理的成形工艺方案。最终工艺方案为:下料—退火—表面处理—正挤—镦挤—中间退火及表面处理—反挤—正火—粗车—挤齿—机加工。2.冷挤压模具的摩擦及润滑研究。首先,基于修正的Archard磨损模型在DEFORM-3D中对花键轴零件冷挤压成形过程中凹模的磨损情况进行了数值模拟研究,包括凹模整体的磨损情况以及关键工艺参数对凹模最大磨损深度的影响。其次,通过对冷挤压成形中润滑理论的研究,并结合现有的国内外冷挤压用润滑剂,完成了本文新型冷挤压用润滑剂的研制,并分别选取国内、外冷挤压用润滑剂以及常用的磷皂化润滑作为对比,通过摩擦磨损试验、圆环镦粗试验、实际零件的挤压试验以及对成形零件表面形貌的观察对该润滑剂的润滑效果进行了测试。试验结果显示,该新型润滑剂的润滑效果良好,摩擦系数约为0.058,可用于冷挤压成形,为冷挤压用润滑剂的实际推广和进一步研究提供了有利的技术支持。
【关键词】：冷挤压 数值模拟 摩擦磨损 润滑剂
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376;U466
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 冷挤压成形技术研究现状12-15
• 1.2.2 冷挤压成形中摩擦磨损的研究现状15-16
• 1.3 课题研究的意义16
• 1.4 课题研究的主要内容16-18
• 第二章 汽车花键轴零件冷挤压成形模拟18-40
• 2.1 引言18-19
• 2.2 花键轴冷挤压工艺分析19-21
• 2.3 花键轴冷挤压工艺方案设计21-25
• 2.3.1 冷挤压工艺方案制定21-22
• 2.3.2 冷挤压工艺方案比较22-24
• 2.3.3 冷挤压工序制定24-25
• 2.4 有限元模型的建立25-27
• 2.5 有限元模拟结果分析27-35
• 2.5.1 零件整体变形情况及金属流动情况的研究27-31
• 2.5.2 关键工艺参数对成形载荷影响31-35
• 2.6 最佳工艺参数的确定35-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 冷挤压成形中的摩擦磨损理论研究40-49
• 3.1 引言40-41
• 3.2 摩擦学研究方法的进展41-42
• 3.3 金属冷挤压成形的摩擦特点42-43
• 3.4 冷挤压成形中的滑动摩擦理论43-45
• 3.5 塑性成形中摩擦问题的数学模型45-47
• 3.6 数值模拟中模具磨损的基本模型47-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第四章 花键轴冷挤压成形中模具的磨损研究49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 花键轴冷挤压模具磨损的数值模拟50-58
• 4.2.1 有限元模拟模型的建立50
• 4.2.2 模拟结果分析50-58
• 4.3 关键工艺参数对冷挤压成形模具磨损影响的研究58-62
• 4.3.1 模具初始硬度对模具磨损的影响58-59
• 4.3.2 摩擦系数对模具磨损的影响59-61
• 4.3.3 凸模运动速度对模具磨损的影响61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 冷挤压成形中的润滑研究63-80
• 5.1 引言63
• 5.2 常用冷挤压润滑剂的种类63-64
• 5.3 新型冷挤压用润滑剂的制备64-67
• 5.3.1 冷挤压用润滑剂的要求64
• 5.3.2 冷挤压用润滑剂的配制64-67
• 5.4 新型冷挤压用润滑剂的性能测试67-79
• 5.4.1 摩擦磨损试验67-71
• 5.4.2 圆环镦粗试验71-75
• 5.4.3 实际零件的冷挤压试验75-76
• 5.4.4 成形零件表面形貌的观察76-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果86-87
• 致谢87-88

【参考文献】

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本文编号：1065973