大型吊钩全纤维锻造工艺与模具设计及金属变形规律研究

发布时间：2017-10-20 18:44

  本文关键词：大型吊钩全纤维锻造工艺与模具设计及金属变形规律研究

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【摘要】：大型吊钩是起重设备中的重要取物装置,主要应用于交通、建筑、运输及航运等领域,其结构强度、安全性能与使用寿命对起重作业具有重要影响。由于吊钩需要长期在重载荷下工作,其强度、硬度与冲击韧度等必须满足使用要求。目前我国吊钩生产主要采用锻造方法生产,锻造工艺过程包括自由锻与模锻,传统的锻造工艺存在材料利用率低、生产周期长、非全纤维锻造等问题,影响吊钩的使用寿命和锻造生产成本。本文针对上述问题,详细分析了大型双钩式吊钩的生产工艺现状,开发了一种新型的大型吊钩全纤维锻造成形工艺,建立了大型吊钩锻造过程数值模拟模型,分析了材料变形规律,优化设计了预成形件形状与预成形模具形状,设计开发了三种吊钩的全纤维锻造与模具,最终达到了提高材料利用率和实现全纤维锻造的目的。本文首先针对大型吊钩的生产要求与目前锻造工艺,结合全纤维锻造的特点,开发了新型大型吊钩全纤维锻造工艺,该工艺流程包括下料、镦粗、压痕、劈口、拔长钩部与杆部、钩部弯曲、收钩尖、终锻、切飞边、热校正。根据新锻造工艺,对150T、100T和100T50#三个型号的大型吊钩分别进行了各锻造工序的工艺设计与计算,绘制了冷、热锻件图,确定了毛坯重量和尺寸。本文设计了三个型号吊钩的锻造过程预成形胎膜形状,分别设计了各型号吊钩的“T”字形预成形件形状与具体尺寸,建立了各型号吊钩的预锻过程、钩尖弯曲过程和终锻过程的热力耦合有限元数值模拟模型,分析了各型号吊钩在锻造过程中材料的变形规律。根据三个型号吊钩锻造过程材料流动规律,优化了“T”字形预成形件尺寸、预锻模具和钩尖弯曲胎膜形状与尺寸,确保了钩尖部位弯曲后的预锻件形状满足吊钩终锻工序的体积分布要求,经过有限元数值模拟分析验证,对比材料在终锻模腔中的填充情况与飞边分布,保证了终锻件充满型腔无折叠,飞边分布合理,各型号吊钩锻件材料利用率达70%以上,100T50#型号达85%。最后,总结给出了此类吊钩的锻造工艺和模具设计方法,为其它型号的同类吊钩锻造工艺与模具设计开发提供了技术指导。
【关键词】：大型吊钩 全纤维锻造 预成形件 模具设计 数值模拟
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要13-15
• ABSTRACT15-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 引言17-18
• 1.2 吊钩类产品特点分类及相关技术要求18-19
• 1.2.1 吊钩产品分类及应用领域18
• 1.2.2 吊钩产品相关技术要求18-19
• 1.3 吊钩产品发展概况与研究现状19-24
• 1.3.1 吊钩产品研究总体现状19-21
• 1.3.2 吊钩产品成形技术研究现状21-24
• 1.4 吊钩锻造工艺现状及问题分析24-26
• 1.5 本文主要研究内容26-29
• 第二章 150T大型吊钩全纤维锻造新工艺与模具设计29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 大型吊钩全纤维锻造新工艺29-32
• 2.2.1 双钩式吊钩全纤维锻造特点29-30
• 2.2.2 大型吊钩全纤维锻造新工艺30-32
• 2.3 150T大型吊钩锻造工艺分析32-39
• 2.3.1 150T大型吊钩零件图绘制32-34
• 2.3.2 150T大型吊钩锻件图的制定34-36
• 2.3.2.1 锻件公差和加工余量34
• 2.3.2.2 模锻斜度34
• 2.3.2.3 圆角半径34
• 2.3.2.4 技术条件34-35
• 2.3.2.5 冷锻件图35-36
• 2.3.3 设备吨位的确定36-37
• 2.3.4 150T大型吊钩终锻模膛设计37-38
• 2.3.4.1 150T热锻件图的制定与绘制37
• 2.3.4.2 飞边槽的型式与尺寸37-38
• 2.3.4.3 确定终锻模膛形状38
• 2.3.5 150T大型吊钩坯料尺寸的确定38-39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 150T大型吊钩预成形件设计及数值模拟41-53
• 3.1 引言41
• 3.2 150T大型吊钩预成形件设计及预锻模具设计41-44
• 3.2.1 150T大型吊钩锻造预成形件设计41-43
• 3.2.2 150T大型吊钩预锻上模及下模设计43-44
• 3.3 150T大型吊钩锻造过程有限元数值模拟分析44-52
• 3.3.1 150T大型吊钩预锻过程数值模拟44-46
• 3.3.2 150T大型吊钩钩尖弯曲过程数值模拟46-48
• 3.3.3 150T大型吊钩终锻过程数值模拟48-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 100T大型吊钩工艺设计与成形过程数值模拟53-71
• 4.1 引言53
• 4.2. 100T大型吊钩锻造工艺分析53-60
• 4.2.1 100T大型吊钩零件图绘制53-55
• 4.2.2 100T大型吊钩锻件图的制定55-57
• 4.2.2.1 锻件公差和加工余量55
• 4.2.2.2 模锻斜度55
• 4.2.2.3 圆角半径55
• 4.2.2.4 技术条件55-56
• 4.2.2.5 冷锻件图56-57
• 4.2.3 设备吨位的确定57-58
• 4.2.4 100T大型吊钩锻造模膛设计58-59
• 4.2.4.1 热锻件图的制定和绘制58
• 4.2.4.2 飞边槽的型式和尺寸58-59
• 4.2.4.3 确定终锻模膛形状59
• 4.2.5 100T大型吊钩坯料尺寸的确定59-60
• 4.3 100T大型吊钩预成形件设计与成形过程数值模拟60-69
• 4.3.1 100T大型吊钩预成形件设计及预锻模具设计60-62
• 4.3.2 100T大型吊钩预锻过程数值模拟62-64
• 4.3.3 100T大型吊钩钩尖弯曲过程数值模拟64-65
• 4.3.4 100T大型吊钩终锻过程数值模拟65-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第五章 100T50#大型吊钩工艺设计与成形过程数值模拟71-89
• 5.1 引言71
• 5.2 100T50#大型吊钩锻造工艺分析71-78
• 5.2.1100T50#大型吊钩零件图绘制71-72
• 5.2.2 100T50#大型吊钩锻件图的制定72-75
• 5.2.2.1 锻件公差和加工余量72-73
• 5.2.2.2 模锻斜度73
• 5.2.2.3 圆角半径73
• 5.2.2.4 技术条件73-74
• 5.2.2.5 冷锻件图74-75
• 5.2.3 设备吨位的确定75
• 5.2.4 100T50#大型吊钩锻造模膛设计75-77
• 5.2.4.1 热锻件图的制定和绘制75-76
• 5.2.4.2 飞边槽的型式和尺寸76-77
• 5.2.4.3 确定终锻模膛形状77
• 5.2.5 100T50#大型吊钩还料尺寸的确定77-78
• 5.3 100T50#大型吊钩预成形件设计与成形过程数值模拟78-88
• 5.3.1 100T50#大型吊钩预成形件设计及预锻模具设计78-79
• 5.3.2 100T50#大型吊钩预锻过程数值模拟79-81
• 5.3.3 100T50#大型吊钩钩尖弯曲过程数值模拟81-84
• 5.3.4 100T50#大型吊钩终锻过程数值模热84-88
• 5.4 本章小结88-89
• 第六章 结论89-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-97
• 攻读硕士学位期间获得的奖励97-98
• 学位论文评阅及答辩情况表98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张瑞平;张存举;;现场制作吊钩、吊耳的强度校核[J];起重运输机械;2006年06期

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3 张伟亮;孟宪举;李廷树;李军;怀玉兰;;基于Ansys大吨位扁平卸扣失效模拟分析[J];起重运输机械;2013年05期

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本文编号：1068757