热锻模具磨损有限元分析与优化

发布时间：2017-08-15 23:03

  本文关键词：热锻模具磨损有限元分析与优化

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【摘要】：热锻模具是锻件生产重要的工艺装备,热锻模寿命不仅影响产品质量,也与生产率和成本直接相关。热锻模磨损失效约占总失效数量的70%。因此有必要对模具的磨损进行分析与预测,探讨不同参数对模具磨损的影响规律,并进行基于磨损的热锻模具参数优化。基于Archard修正磨损模型,应用有限元模拟软件DEFORM,针对某款差速器盖锻件,分析了工艺参数(坯料和模具预热温度、成型速度)、结构参数(模口圆角半径、飞边厚度)和模具材料物性参数(导热系数、比热容)对终锻模具磨损的影响规律。针对某款汽车连杆模具,基于Archard回火软化模型进行磨损预测,对实际生产模具进行三坐标测量获取磨损数据,将预测磨损轮廓线与实测轮廓线进行对比,求出了磨损系数K和调整系数a。对Archard三种磨损模型(Archard基本模型、Archard修正模型、Archard回火软化模型)计算结果进行了对比,结果表明Archard回火软化模型预测磨损准确性最高。针对部分人为可控的参数,运用田口实验方法,结合DEFORM-3D仿真软件对汽车连杆模具不同的参数组合进行模拟仿真,找到最优的参数组合：模具预热温度200℃、成型速度200mm/s、飞边厚度4.5mm和模口圆角半径4mm。并在该参数组合条件下进行模拟验证。结果表明,单次最高磨损量由原始模具的5.52×10-Smm降低为4.49×10-5mm,最大磨损值下降了18.66%,该参数组合有利于降低模具的磨损量,提高模具寿命。
【关键词】：热锻模具 DEFORM仿真 磨损 优化设计
【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】：TG315.2
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题研究背景及意义13
• 1.2 热锻模具失效形式及寿命预测13-16
• 1.2.1 热磨损失效14
• 1.2.2 热疲劳失效14-15
• 1.2.3 塑性变形失效15-16
• 1.2.4 断裂失效16
• 1.3 国内外研究现状16-18
• 1.3.1 锻造有限元模拟技术16-17
• 1.3.2 Archard磨损模型17-18
• 1.3.3 基于磨损的热锻模具锻造参数优化设计18
• 1.4 研究内容与结构18-21
• 第2章 热锻模具磨损模型21-29
• 2.1 模具磨损的机理21-22
• 2.2 模具磨损的过程22-23
• 2.3 磨损模型的建立23-27
• 2.3.1 Archard基本磨损模型23-24
• 2.3.2 Archard修正模型24-26
• 2.3.3 Archard回火软化磨损模型26-27
• 2.4 磨损模型在Deform的应用27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 锻造参数对热锻模具磨损影响的有限元分析29-47
• 3.1 磨损的主要影响因素29-31
• 3.1.1 与锻件相关因素30
• 3.1.2 与模具相关因素30-31
• 3.1.3 与过程相关因素31
• 3.1.4 交互作用31
• 3.2 差速器盖热锻成型仿真模型的建立31-34
• 3.2.1 差速器盖热锻成型工艺路线31-33
• 3.2.2 差速器盖热锻成型仿真建模33-34
• 3.3 模具磨损与工艺参数的关系34-39
• 3.3.1 坯料预热温度对模具磨损的影响34-36
• 3.3.2 模具预热温度对模具磨损的影响36-37
• 3.3.3 成型速度对模具磨损的影响37-39
• 3.3.4 工艺参数小结39
• 3.4 模具磨损与结构参数的关系39-42
• 3.4.1 飞边厚度对模具磨损的影响40-41
• 3.4.2 模口圆角半径对模具磨损的影响41-42
• 3.4.3 结构参数小结42
• 3.5 模具磨损与模具材料(物性参数)的关系42-46
• 3.5.1 模拟条件及方法42-43
• 3.5.2 导热系数对磨损的影响43-44
• 3.5.3 比热容对磨损的影响44-45
• 3.5.4 物性参数小结45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 汽车连杆热锻模具磨损预测47-61
• 4.1 汽车连杆热锻成型仿真模型的建立47-51
• 4.1.1 汽车连杆热锻成型工艺路线47-48
• 4.1.2 汽车连杆热锻成型仿真建模48-51
• 4.2 连杆模具磨损预测51-58
• 4.2.1 磨损模型51-56
• 4.2.2 模型可靠性分析56-57
• 4.2.3 寿命预测57-58
• 4.3 三种磨损模型的比较58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 汽车连杆热锻模具优化设计61-67
• 5.1 优化方法61-62
• 5.1.1 有限元法61
• 5.1.2 田口方法61-62
• 5.2 优化方案62-66
• 5.2.1 参数优化流程62-63
• 5.2.2 最优参数组合63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 总结67-68
• 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75-76
• 附件76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张国新;;RL1016R叶片模锻成型及其有限元分析[J];热加工工艺;2012年01期

2 黄瑶;孙宪萍;王雷刚;刘全坤;;基于BP神经网络的挤压模具磨损预测[J];塑性工程学报;2006年02期

3 方沂;李凤泉;贺琼义;陈小润;;高速切削最佳工艺参数的选择[J];天津工业大学学报;2006年06期

4 吴旭;孙宇;李烨健;夏先飞;;连杆热锻工艺参数对模具磨损的影响研究[J];热加工工艺;2014年09期

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本文编号：680277