钢质外纵筋筒热—冷复合挤压成形研究

发布时间：2017-08-09 06:12

  本文关键词：钢质外纵筋筒热—冷复合挤压成形研究

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【摘要】：钢质外纵筋筒是一种外形结构复杂、尺寸精度及力学性能要求高的筒体零件。以前采用厚壁圆管机加成形的方式生产，材料利用率、生产效率及力学性能比较低。本文对钢质外纵筋筒热—冷复合挤压成形进行了研究。 根据钢质外纵筋筒零件结构特点及挤压成形原理，对不同成形工艺方案进行分析并制定了合理的挤压件图。利用数值模拟软件Deform-3D，研究了筒形件纵筋“径向—反向”流动规律，提出了强化金属径向流动的措施；同时分析了毛坯在热挤压过程中的应变规律和凸模受力载荷—行程曲线，对成形中出现的挤压件上、下端口充填不饱满缺陷进行分析并给出了改善措施；研究了基于凸模结构、摩擦系数、壁厚值的纵筋筒体省力成形方法，提出了采用“平底带锥凸模”、“二次润滑”和“大壁厚值”的降载措施，并确定了凸模锥角和壁厚的尺寸；通过对冷整形过程进行模拟，分析了挤压件口部缺陷问题。 在上述研究的基础上，对外纵筋筒挤压主要相关模具进行设计，并进行实验验证。结果表明：数值模拟结果与实验基本一致。采用新工艺（下料—坯料加热—热挤压—正火—酸洗、磷化、皂化—冷整形—时效处理—机加）得到的挤压件表面光洁度、外形精度和力学性能都达到了产品要求，实现了筒体外壁整体塑性成形，达到少切削的目的，提高了产品的可靠性。相比原机加生产的方式，该工艺提高了材料利用率和生产效率，，降低了成本，实现了节能降耗，达到了预期研究目标，为该类零件的生产提供了参考依据。
【关键词】：45钢 外纵筋筒 热—冷复合挤压 数值模拟
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG376
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 筒体零件的成形方法10-14
• 1.2.1 楔横轧11-12
• 1.2.2 旋压12
• 1.2.3 辊挤12-13
• 1.2.4 径向锻造13-14
• 1.3 挤压成形筒体零件研究进展14-15
• 1.4 省力成形的途径15-18
• 1.4.1 降低流动应力15-16
• 1.4.2 减小接触面积和改变作用力方式16-17
• 1.4.3 减小摩擦力17-18
• 1.4.4 增大自由流动的可能性18
• 1.5 本课题的主要研究内容18-20
• 第二章 热-冷复合挤压成形工艺研究20-29
• 2.1 热-冷复合挤压成形原理20
• 2.2 工艺分析及方案制定20-25
• 2.2.1 零件材料分析20-21
• 2.2.2 零件形状尺寸分析21-22
• 2.2.3 成形方案和挤压件图制定22-25
• 2.3 工艺参数计算25-28
• 2.3.1 挤压坯料尺寸确定25-26
• 2.3.2 反挤压变形程度计算26-27
• 2.3.3 挤压力计算27-28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 挤压成形数值模拟29-45
• 3.1 纵筋筒反挤压金属流动控制方法29-32
• 3.2 热挤压成形有限元模拟32-33
• 3.2.1 模拟模型32-33
• 3.2.2 模拟条件的设定33
• 3.3 模拟结果与分析33-40
• 3.3.1 成形过程金属流动规律分析33-37
• 3.3.2 凸模受力分析37-38
• 3.3.3 等效应变分析38-40
• 3.4 基于模拟的省力成形研究40-42
• 3.5 冷整形模拟分析42-43
• 3.6 小结43-45
• 第四章 热-冷复合挤压成形模具设计45-55
• 4.1 引言45-46
• 4.2 设计的理论基础46-47
• 4.3 模具材料的选择47-48
• 4.4 热挤压成形主要模具设计48-52
• 4.4.1 热挤压凸模设计48-49
• 4.4.2 热挤压组合凹模设计49-50
• 4.4.3 挤压卸料与顶出装置设计50-52
• 4.5 冷挤压成形主要模具设计52-54
• 4.5.1 冷挤压凸模设计52
• 4.5.2 冷挤压组合凹模设计52-54
• 4.6 小结54-55
• 第五章 热-冷复合挤压成形实验55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 实验条件55-56
• 5.2.1 实验原材料55-56
• 5.2.2 实验设备56
• 5.2.3 实验用润滑剂56
• 5.3 挤压成形过程56-59
• 5.3.1 坯料制备与加热56-57
• 5.3.2 热挤压成形57-58
• 5.3.3 正火58
• 5.3.4 酸洗、磷化、皂化58
• 5.3.5 冷挤压成形58-59
• 5.3.6 时效处理59
• 5.3.7 机械加工与检验59
• 5.4 实验结果与分析59-62
• 5.5 与原工艺比较62
• 5.6 小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 硕士期间已发表的学术论文69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

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本文编号：643816