变速箱中间轴楔横轧内部缺陷分析及工艺优化

发布时间：2017-08-17 14:10

  本文关键词：变速箱中间轴楔横轧内部缺陷分析及工艺优化

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【摘要】：楔横轧工艺是一种新型的轴类零件成形技术,具有生产效率高、成本低、产品精度高等优点。汽车变速箱中间轴的批量很大,从生产效率和节约材料上看,楔横轧是中间轴制坯工艺的首选先进方法。但是,轴类零件特别是像中间轴这样有相邻大盘径比的轴类零件,在轧制中常常出现的内部缺陷会降低轧件强度、破坏内部组织结构,导致零件失效报废。本文研究的某变速箱中间轴坯件在楔横轧成型过程中产生内部缺陷,借助有限元模拟研究分析内部缺陷,优化楔形模具工艺参数,以消除该轧件的内部缺陷。本文首先对某工厂生产的变速箱中间轴零件特点进行分析,细端部位处断面收缩率大,应进行二次轧制完成全部变形,指出了二次轧制时容易产生内部缺陷。应用楔横轧工艺在实际生产中发现在细端部位容易产生内部缺陷,根据生产工艺参数设计楔形模具并建立有限元模型。利用DEFORM-3D模拟软件研究分析细端部位内部的第一主应力、等效应变等各场量的变化规律与内部缺陷形成的关系,确定了第一把成形楔楔入段的第一主应力作为内部缺陷的评判参考场量。对细端部位的第一把成形楔各个工艺参数(成形角、展宽角、断面收缩率)及轧制温度展开研究,通过改变单一工艺参数值进行对比实验获得该工艺参数与第一主应力的变化关系。得到了各工艺参数对内部缺陷的影响规律。根据各个工艺参数对内部缺陷的影响规律,利用正交优化实验改善轧件细端部位的内部成形质量。考虑工艺参数的交互影响,确定正交实验的各因素、水平及优化指标,通过正交实验方案得到相应实验结果。根据实验结果,利用最小二乘法建立优化指标与各工艺参数和轧制温度的拟合函数,利用拟合函数求解得到最优工艺参数组合。利用最优工艺参数组合设计细端部位第一把成形楔模具,建立有限元模型并利用DEFORM-3D进行模拟验证。将最优工艺参数组合的模拟结果结合工厂实际生产效果,验证本课题的研究成果可靠性、可行性。本文的成果具有工程应用价值,对于的楔横轧生产具直接指导作用。
【关键词】：楔横轧 内部缺陷 数值模拟 中间轴
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.212;TG335
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 楔横轧技术简介11-15
• 1.2.1 楔横轧技术的特点11-13
• 1.2.2 楔横轧技术的分类13-14
• 1.2.3 楔横轧模具的介绍14-15
• 1.3 楔横轧技术的发展历程15-17
• 1.3.1 楔横轧技术的发展15-16
• 1.3.2 楔横轧技术的研究历程16-17
• 1.4 楔横轧轧件缺陷研究现状17-21
• 1.4.1 楔横轧轧件外部缺陷的研究现状17-18
• 1.4.2 楔横轧轧件内部缺陷研究现状18-21
• 1.5 课题研究意义、主要内容21-24
• 1.5.1 变速箱中间轴零件特点成形缺陷21
• 1.5.2 课题研究意义21-22
• 1.5.3 课题主要研究内容22-24
• 2 变速箱中间轴坯件细端部位内部缺陷场量分析24-42
• 2.1 变速箱中间轴坯件工艺方案及模具设计24-26
• 2.1.1 变速箱中间轴楔横轧坯件工艺方案24-25
• 2.1.2 变速箱中间轴坯件模具设计25-26
• 2.2 楔横轧的有限元数值模拟简介26-28
• 2.2.1 有限元数值模拟方法26-27
• 2.2.2 DEFORM有限元数值模拟软件概述27-28
• 2.3 变速箱中间轴坯件楔横轧有限元模型28-31
• 2.3.1 刚塑性有限元法基本理论及方程28-29
• 2.3.2 变速箱中间轴坯件楔横轧有限元模型的建立29-31
• 2.4 变速箱中间轴坯件内部缺陷位置31-32
• 2.5 细端部位内部缺陷与各场量关系32-38
• 2.5.1 等效应变33-34
• 2.5.2 损伤值34-35
• 2.5.3 等效应力35-36
• 2.5.4 平均应力36-37
• 2.5.5 第一主应力37-38
• 2.6 内部缺陷评判参考场量的选择38-39
• 2.7 模拟尺寸与实际生产尺寸值对比39
• 2.8 本章小结39-42
• 3 工艺参数对变速箱中间轴内部缺陷的影响42-50
• 3.1 工艺参数模拟范围选择42-43
• 3.2 工艺参数对变速箱中间轴楔横轧细端部位第一主应力的影响43-49
• 3.2.1 成形角影响44-45
• 3.2.2 展宽角影响45-46
• 3.2.3 断面收缩率影响46-47
• 3.2.4 轧制温度影响47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 基于正交试验法的工艺参数优化50-60
• 4.1 正交实验设计50-52
• 4.1.1 因数水平变量设计50
• 4.1.2 实验方案设计50-52
• 4.2 优化求解分析52-57
• 4.2.1 第一主应力与工艺参数的拟合函数52-53
• 4.2.2 工艺参数及轧制温度的交互作用分析53-57
• 4.2.3 最优工艺参数组合求解57
• 4.3 最优工艺参数模拟验证57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 5 变速箱中间轴试轧实验60-66
• 5.1 变速箱中间轴成型工艺60
• 5.2 楔横轧模具加工60-62
• 5.3 楔横轧物理试轧过程62-63
• 5.3.1 轧机设备参数62
• 5.3.2 轧制过程62-63
• 5.4 楔横轧物理试轧结果63-64
• 5.5 本章小结64-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 研究结论66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的xO究成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 余柏林;楔横轧工艺在上柴公司的应用[J];柴油机设计与制造;1999年04期

2 张康生;杜惠萍;杨翠苹;刘文科;胡正寰;;楔横轧件螺旋痕产生原因研究[J];机械工程学报;2011年08期

3 刘桂华;赵培峰;徐春国;任广升;沈智;;大变形量楔横轧成形过程中内部缺陷的预防[J];中国机械工程;2006年S1期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李文超;轴类件楔横轧成形表面缺陷的研究[D];吉林大学;2010年

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本文编号：689415