锡青铜（QSn7-0.2）连杆衬套多道次旋压成形工艺研究

发布时间：2020-10-31 02:22

　　 锡青铜(QSn7-0.2)连杆衬套是应用在大功率柴油发动机上的重要零部件,其是用来连接连杆小端与活塞销的关键性零部件。在发动机运转过程中,连杆衬套工作在高温和交变应力的环境中,并且会持续受到连杆小端与活塞销的反复摩擦作用。因此,对连杆衬套的使用性能和可靠性提出了较高的要求。强力旋压成形工艺是一种先进的塑性成形工艺,采用强力旋压成形工艺强化后的连杆衬套在疲劳强度、承载能力、耐磨损等性能上均能得到较大幅度的提高。目前主要遇到的问题是经单道次强力旋压成形后工件的尺寸精度和力学性能都不够理想。经过强力旋压加工完成后的工件必须保证足够的加工余量以完成后续的精车工序。有时由于加工工艺参数设置不合理等原因造成工件口部扩径严重,以致于内径尺寸无法满足后续精车余量的要求,同时由于形状误差的存在,后续精车工序中工件表面各处的切削深度各不相同,其拉伸性能、表面硬度等性能存在较大的差异,导致产品使用可靠性大大降低。本文利用ABAQUS有限元分析软件对三道次强力旋压成形工艺进行数值仿真分析和试验研究。建立了锡青铜(QSn7-0.2)连杆衬套三道次强力旋压有限元仿真模型,并采用单因素试验设计方法研究了旋轮进给速度、主轴转速、道次减薄率等工艺参数对三道次强力旋压成形过程中工件变形规律的影响。最后利用数值仿真分析得到了最适合的工艺参数组合方案,以此指导试验生产,然后对其尺寸精度、力学性能和微观组织进行了分析。研究结果表明:三道次强力旋压工艺可以大幅度的提高工件的成形质量,提高了成形后工件的尺寸精度,并且在抗拉强度、屈服强度、表面硬度等力学性能上均得到了提高。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK426;TG306
【部分图文】：

图 1. 1 普通旋压变形方式拉伸旋压是普通旋压工艺中非常重要的一种加工工艺，其工艺特点是采取薄壁板材为制作旋压毛坯的原材料，通过旋压加工将其成形为回转壳体。实际旋压加工成形过程中，坯料与芯模通过尾顶紧紧压在一起，坯料在旋轮特定的运动轨迹下逐步由方形或圆形板料发生塑性变形别加工成杯型件，最后经过进一步加工成为所需要的产品形状。扩径旋压和缩径旋压主要是把管状毛坯或是回转体空心件置于旋压机上通过旋轮加压的作用对坯料进行扩径和缩径，通常薄壁工件多采用此种方法。强力旋压：强力旋压也被称为变薄旋压，是一种将拉伸、锻造、挤压、弯曲和环扎等各种工艺集于一体的金属加工方法，多用于薄壁空心回转体的成形加工[16,17]。在整个强力旋压成形过程中，芯模所具有的结构特征决定着产品最终的形状，且芯模带动工件一起绕自身轴线做旋转运动[18]。与此同时，在旋压过程中坯料的整体体积不变，其壁厚逐渐变薄。因此强力旋压在改变坯料形状的同时，也减小了其厚度，而壁厚的减小使

图 1. 2 筒形变薄旋压和锥形变薄旋压的流动方向，筒形件强力旋压又被分为正旋和反旋两种方式当材料的流动方向与旋轮的进给方向一致时，称为正旋，当一致时则为反旋。(a)正旋 (b)反旋

7(a)正旋 (b)反旋图 1. 3 旋压方式示意图旋的加工方式在加工诸如弹壳体，太空舱等精度要求比较高的筒型器件时势，其优缺点主要包括以下几点[23]，优点：正旋压一般用来加工有底的坯以加工各种无底异形件。正旋压进行时，旋轮在摩擦力作用下由受限一端向自由端作进给运动，由于已旋区和未旋区所受应力不同，所以工件具有。在正旋工艺中，旋轮前端产生的金属堆积相对较少，所以不容易产生扩旋压力也较小，极限减薄率高，使得这种加工方法的参数选择范围比较旋压要求芯模应具有足够的长度，以便旋轮可以轴向走完工件的全长，这
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本文编号：2863321