CVT带轮轴冷热复合成形工艺优化研究
发布时间：2021-04-27 18:31
随着汽车行业节能减排政策的持续实施,汽车关键部件的绿色制造和智能化生产成为发展主流。CVT带轮轴作为重要的变速器核心零件,如何实现高效精密成形是亟需解决的课题。现有热模锻工艺在成形体积较大、齿数较多、直径比较大的锻坯时,存在齿形填充不满、表面折叠、模具型腔磨损严重等问题。本文以提高带轮轴锻坯成形质量为目的,研究了锻造成形工艺、模具设计、工艺参数对成形结果影响、模具磨损规律,基于正交实验法和响应面法,得出了最佳工艺参数组合,对同类型的盘类实心轴锻件的成形工艺提供了一定的借鉴意义。本文主要研究内容和结论如下:（1）根据CVT带轮轴多齿形、带法兰、长轴的结构特点,进行锻件图设计,提出了三种热模锻工艺路线,使用数值模拟进行成形效果对比,确定了正挤、预锻、终锻、冷精整的最佳成形工艺路线方案,进行了带轮轴成形过程中各道工序的坯料及模具设计。（2）基于热-力耦合数值分析理论,借助Deform-3D有限元分析软件获得了CVT带轮轴锻造各个工序的金属流动及应力应变场分布,通过工艺性分析得出终锻工序是保证带轮轴锻坯成形质量的关键工序,同时得到了终锻工序完成后凸模应力分布规律以及凸模模具磨损的分布情况。（3...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 CVT带轮轴锻件加工工艺
1.3 精密塑性成形技术
1.4 精密塑性成形发展及国内外研究概况
1.5 课题研究内容及意义
第二章 CVT带轮轴锻造工艺及模具设计
2.1 引言
2.2 CVT带轮轴锻件的设计
2.3 锻件工艺流程的选择
2.3.1 工艺路线方案一:精密热锻工艺流程
2.3.2 工艺路线方案二:冷热复合精锻工艺流程(一)
2.3.3 工艺路线方案三:冷热复合精锻工艺流程(二)
2.3.4 工艺路线方案的确定
2.4 工艺路线设计
2.5 CVT带轮轴锻造模具设计
2.5.1 CVT带轮轴锻造正挤模具设计
2.5.2 CVT带轮轴锻造预锻模具设计
2.5.3 CVT带轮轴锻造终锻模具设计
2.5.4 CVT带轮轴齿形精整模具设计
2.6 本章小结
第三章 CVT带轮轴成形数值模拟与模具分析
3.1 引言
3.2 金属成形有限元数值模拟理论和Deform软件简介
3.2.1 刚塑性有限元理论
3.2.2 金属成形热—力耦合有限元理论简述
3.2.3 金属成形热—力耦合分析的基本方程
3.2.4 DEFORM-3D有限元分析软件简介
3.2.5 DEFORM-3D有限元技术处理
3.3 CVT带轮轴锻件成形数值模拟
3.3.1 有限元模型的建立
3.3.2 模拟参数的设定
3.4 CVT带轮轴热模锻成形模拟结果及分析
3.4.1 正挤结果分析
3.4.2 预锻结果分析
3.4.3 终锻结果分析
3.5 CVT带轮轴终锻成形模具应力分析
3.5.1 有限元模型的建立
3.5.2 终锻模具应力场分析
3.6 CVT带轮轴成形终锻模具磨损分析
3.6.1 模具磨损机理
3.6.2 磨损基本模型
3.6.3 有限元模型的建立
3.6.4 终锻模具磨损分析
3.7 本章小结
第四章 CVT带轮轴终锻成形工艺参数优化
4.1 引言
4.2 多目标优化方法概述
4.3 带轮轴终锻工艺参数优化实验设计
4.3.1 终锻过程控制参数和优化目标的确定
4.3.2 正交实验因素水平和正交表的确定
4.4 基于正交实验的终锻成形工艺参数优化
4.4.1 基于锻件等效应变值的工艺参数优化
4.4.2 基于模具磨损量的工艺参数优化
4.4.3 基于终锻综合质量的工艺参数优化
4.5 基于响应面法的终锻成形工艺参数优化
4.5.1 响应面法简介和试验方法设计
4.5.2 终锻成形优化响应面模型的选择
4.5.3 终锻成形质量响应面模型的建立
4.5.4 响应面与等高线结果分析
4.6 正交实验优化与响应面法优化对比分析
4.7 本章小结
第五章 CVT带轮轴冷热复合精密成形实验验证
5.1 引言
5.2 实验设备与原材料准备
5.3 带轮轴冷热复合精密成形实验
5.4 实验结果
5.5 质量分析
5.5.1 尺寸精度分析
5.5.2 微观组织与机械性能分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车变速器输入轴塑性成形工艺[J]. 李智,王宝雨,左斌,郑明男. 工程科学学报. 2015(10)
[2]基于分流法的圆柱直齿轮冷精锻成形工艺研究[J]. 王岗超,石文超,薛克敏,李萍,许锋. 模具技术. 2011(01)
[3]齿腔分流法冷精锻大模数圆柱直齿轮[J]. 王岗超,薛克敏,许锋,储晓武. 塑性工程学报. 2010(03)
[4]浅谈三坐标测量机及其应用[J]. 白月飞,高青松,金伟. 现代制造技术与装备. 2009(06)
[5]传动轴套管叉花键冷挤压工艺研究[J]. 罗凡,周永强,唐建新. 热加工工艺(铸锻版). 2006(03)
[6]直齿圆柱齿轮冷精锻新工艺数值模拟研究[J]. 夏世升,王广春,赵国群,张清萍. 热加工工艺. 2003(02)
[7]用实心坯料冲挤精锻直齿圆柱齿轮的计算机模拟[J]. 林治平,陶泽球. 塑性工程学报. 2000(01)
[8]直齿圆柱齿轮冲挤精锻变形分析[J]. 陈泽中,林治平,连书勤. 锻压技术. 1999(05)
博士论文
[1]齿轮轴热锻冷收缩精整复合工艺关键技术研究[D]. 李智.北京科技大学 2017
[2]7050铝合金H型截面长轴锻件成形工艺优化及淬火残余应力消除研究[D]. 吴道祥.重庆大学 2016
[3]高速列车车轮磨耗及型面优化研究[D]. 林凤涛.中国铁道科学研究院 2014
[4]非概率可靠性理论及相关算法研究[D]. 李世军.华中科技大学 2013
[5]铝合金精锻成形的应用基础研究[D]. 邓磊.华中科技大学 2011
[6]汽车制造企业的生产计划模式与模型研究[D]. 刘伟.吉林大学 2011
[7]圆柱直齿轮冷精锻关键技术研究[D]. 许锋.合肥工业大学 2011
[8]直齿圆柱齿轮精密塑性成形工艺及关键设备研究[D]. 王明辉.吉林大学 2010
[9]重车转向节复合成形新工艺关键技术[D]. 李路.重庆大学 2010
[10]轿车齿轮闭式冷精锻近/净成形关键技术研究[D]. 金俊松.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于三维有限元模型的轮轨磨损研究[D]. 王项.北京交通大学 2018
[2]芯轴模锻工艺及模具设计数值模拟与应用研究[D]. 姚照云.重庆理工大学 2017
[3]汽车前桥空心短轴热挤压成形工艺研究[D]. 韦国强.山东大学 2017
[4]基于DEFORM的铝合金轮毂锻造过程的分析研究[D]. 解西扬.济南大学 2016
[5]薄壁深筒形件温冷复合成形工艺及模拟研究[D]. 王贤鹏.江苏大学 2016
[6]汽车后桥螺旋伞齿轮铸锻复合成形工艺的数值模拟研究[D]. 宋宇超.吉林大学 2016
[7]基于正挤压全过程模具结构优化及疲劳寿命研究[D]. 王立波.西华大学 2016
[8]大型齿轮局部加载热模锻成形新工艺研究[D]. 刘淑珍.燕山大学 2016
[9]废旧轿车CVT变速箱再制造工艺技术研究[D]. 马骏.浙江工业大学 2015
[10]低速比工况下金属带式CVT力学特性及摩擦功率损耗研究[D]. 龙海卿.湘潭大学 2015
本文编号：3163954
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 CVT带轮轴锻件加工工艺
1.3 精密塑性成形技术
1.4 精密塑性成形发展及国内外研究概况
1.5 课题研究内容及意义
第二章 CVT带轮轴锻造工艺及模具设计
2.1 引言
2.2 CVT带轮轴锻件的设计
2.3 锻件工艺流程的选择
2.3.1 工艺路线方案一:精密热锻工艺流程
2.3.2 工艺路线方案二:冷热复合精锻工艺流程(一)
2.3.3 工艺路线方案三:冷热复合精锻工艺流程(二)
2.3.4 工艺路线方案的确定
2.4 工艺路线设计
2.5 CVT带轮轴锻造模具设计
2.5.1 CVT带轮轴锻造正挤模具设计
2.5.2 CVT带轮轴锻造预锻模具设计
2.5.3 CVT带轮轴锻造终锻模具设计
2.5.4 CVT带轮轴齿形精整模具设计
2.6 本章小结
第三章 CVT带轮轴成形数值模拟与模具分析
3.1 引言
3.2 金属成形有限元数值模拟理论和Deform软件简介
3.2.1 刚塑性有限元理论
3.2.2 金属成形热—力耦合有限元理论简述
3.2.3 金属成形热—力耦合分析的基本方程
3.2.4 DEFORM-3D有限元分析软件简介
3.2.5 DEFORM-3D有限元技术处理
3.3 CVT带轮轴锻件成形数值模拟
3.3.1 有限元模型的建立
3.3.2 模拟参数的设定
3.4 CVT带轮轴热模锻成形模拟结果及分析
3.4.1 正挤结果分析
3.4.2 预锻结果分析
3.4.3 终锻结果分析
3.5 CVT带轮轴终锻成形模具应力分析
3.5.1 有限元模型的建立
3.5.2 终锻模具应力场分析
3.6 CVT带轮轴成形终锻模具磨损分析
3.6.1 模具磨损机理
3.6.2 磨损基本模型
3.6.3 有限元模型的建立
3.6.4 终锻模具磨损分析
3.7 本章小结
第四章 CVT带轮轴终锻成形工艺参数优化
4.1 引言
4.2 多目标优化方法概述
4.3 带轮轴终锻工艺参数优化实验设计
4.3.1 终锻过程控制参数和优化目标的确定
4.3.2 正交实验因素水平和正交表的确定
4.4 基于正交实验的终锻成形工艺参数优化
4.4.1 基于锻件等效应变值的工艺参数优化
4.4.2 基于模具磨损量的工艺参数优化
4.4.3 基于终锻综合质量的工艺参数优化
4.5 基于响应面法的终锻成形工艺参数优化
4.5.1 响应面法简介和试验方法设计
4.5.2 终锻成形优化响应面模型的选择
4.5.3 终锻成形质量响应面模型的建立
4.5.4 响应面与等高线结果分析
4.6 正交实验优化与响应面法优化对比分析
4.7 本章小结
第五章 CVT带轮轴冷热复合精密成形实验验证
5.1 引言
5.2 实验设备与原材料准备
5.3 带轮轴冷热复合精密成形实验
5.4 实验结果
5.5 质量分析
5.5.1 尺寸精度分析
5.5.2 微观组织与机械性能分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车变速器输入轴塑性成形工艺[J]. 李智,王宝雨,左斌,郑明男. 工程科学学报. 2015(10)
[2]基于分流法的圆柱直齿轮冷精锻成形工艺研究[J]. 王岗超,石文超,薛克敏,李萍,许锋. 模具技术. 2011(01)
[3]齿腔分流法冷精锻大模数圆柱直齿轮[J]. 王岗超,薛克敏,许锋,储晓武. 塑性工程学报. 2010(03)
[4]浅谈三坐标测量机及其应用[J]. 白月飞,高青松,金伟. 现代制造技术与装备. 2009(06)
[5]传动轴套管叉花键冷挤压工艺研究[J]. 罗凡,周永强,唐建新. 热加工工艺(铸锻版). 2006(03)
[6]直齿圆柱齿轮冷精锻新工艺数值模拟研究[J]. 夏世升,王广春,赵国群,张清萍. 热加工工艺. 2003(02)
[7]用实心坯料冲挤精锻直齿圆柱齿轮的计算机模拟[J]. 林治平,陶泽球. 塑性工程学报. 2000(01)
[8]直齿圆柱齿轮冲挤精锻变形分析[J]. 陈泽中,林治平,连书勤. 锻压技术. 1999(05)
博士论文
[1]齿轮轴热锻冷收缩精整复合工艺关键技术研究[D]. 李智.北京科技大学 2017
[2]7050铝合金H型截面长轴锻件成形工艺优化及淬火残余应力消除研究[D]. 吴道祥.重庆大学 2016
[3]高速列车车轮磨耗及型面优化研究[D]. 林凤涛.中国铁道科学研究院 2014
[4]非概率可靠性理论及相关算法研究[D]. 李世军.华中科技大学 2013
[5]铝合金精锻成形的应用基础研究[D]. 邓磊.华中科技大学 2011
[6]汽车制造企业的生产计划模式与模型研究[D]. 刘伟.吉林大学 2011
[7]圆柱直齿轮冷精锻关键技术研究[D]. 许锋.合肥工业大学 2011
[8]直齿圆柱齿轮精密塑性成形工艺及关键设备研究[D]. 王明辉.吉林大学 2010
[9]重车转向节复合成形新工艺关键技术[D]. 李路.重庆大学 2010
[10]轿车齿轮闭式冷精锻近/净成形关键技术研究[D]. 金俊松.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于三维有限元模型的轮轨磨损研究[D]. 王项.北京交通大学 2018
[2]芯轴模锻工艺及模具设计数值模拟与应用研究[D]. 姚照云.重庆理工大学 2017
[3]汽车前桥空心短轴热挤压成形工艺研究[D]. 韦国强.山东大学 2017
[4]基于DEFORM的铝合金轮毂锻造过程的分析研究[D]. 解西扬.济南大学 2016
[5]薄壁深筒形件温冷复合成形工艺及模拟研究[D]. 王贤鹏.江苏大学 2016
[6]汽车后桥螺旋伞齿轮铸锻复合成形工艺的数值模拟研究[D]. 宋宇超.吉林大学 2016
[7]基于正挤压全过程模具结构优化及疲劳寿命研究[D]. 王立波.西华大学 2016
[8]大型齿轮局部加载热模锻成形新工艺研究[D]. 刘淑珍.燕山大学 2016
[9]废旧轿车CVT变速箱再制造工艺技术研究[D]. 马骏.浙江工业大学 2015
[10]低速比工况下金属带式CVT力学特性及摩擦功率损耗研究[D]. 龙海卿.湘潭大学 2015
本文编号：3163954
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