汽车传动轴节叉轧锻复合技术研究
发布时间：2021-07-14 23:03
汽车传动轴节叉是汽车驱动系统中传动部位的重要零件,可以实现不同方向轴动力的输出,要求具有高强度和高韧性。此外,节叉属于拨叉类零件,形状复杂,成形困难。在制订节叉成形工艺时首先要考虑其工艺可行性以及工艺过程的稳定性等。此外,还需要考虑如何尽可能的提高材料利用率以及减小加工过程中对模具和设备的损伤等问题。本课题基于实际产业需求提出一种节叉轧锻复合技术,该技术的应用具有材料利用率高,效率高,成本低等优点。采用DEFORM-3D仿真和楔横轧-模锻实验相结合的研究方法,系统研究汽车传动轴节叉轧锻复合成形过程。根据节叉成品和工艺特点反向设计出坯料形状和楔横轧模具,确定楔横轧模具的参数为成形角α为27°,展宽角β为9°,断面收缩率ψ为55%。通过数值模拟的方法分析坯料在楔横轧-模锻整个成形过程中的成形机理,包括应力分布、应变分布、温度变化和金属流动规律。模锻过程中,大端最先开始发生变形,最终分叉处变形程度最大,其次是拐角处,变形最小的是大端底部。并对轧锻节叉成品进行了微观组织模拟,包括动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸,定量分析坯料变形程度和材料的综合性能。分析了各工艺参数对模锻过程中成形力的影响规律...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
楔横轧轧制后的零件Fig.1.1Shaftsbycrosswedgerolling
汽车传动轴节叉轧锻复合技术研究2楔横轧原理是将坯料加热后送入两个轧辊间，在轧辊的带动下，坯料作与轧辊方向相反的回转运动，同时发生径向压缩和轴向延伸，形成阶梯轴[5-7]。如图1.2所示,CWR变形的整个过程分为楔入段、展宽段和精整段[8]。1-轧件；2-装有模具的轧辊；3-挡板图1.2楔横轧原理图Fig.1.2Theprinciplediagramofthecrosswedgerolling1.1.2楔横轧工艺的发展概况十九世纪八十年代，CWR技术起源于德国，但受限于当时各种技术水平故未能够迅速发展。捷克Letnary汽车制造厂首次把楔横轧技术应用到汽车各种轴类件上的生产上是在二十世纪六十年代[9]，这为实际生产提供了十分有价值的依据。此后，楔横轧技术被引进到世界上很多其他地方，逐渐发展成熟。日本学者团野敦等人对楔横轧工艺、加工界线、变形机理和力能参数进行了十分深入的研究，并且有效地进行了大量的实验和深入的分析[10]；美国学者YamionDong使用显式动态有限元方法描述了平楔横向楔横轧过程（CWR）中的工具-工件界面滑移。通过实验验证的CWR有限元模型，研究了摩擦系数，成形角度和面积减小对刀具-工件界面滑移的影响[11]；波兰学者Z.Pater等提出了两种提高CWR效率的方法:金属轴流受阻的CWR和墩粗CWR[12-14]。Landgrebe等提出了一种修改轧制过程,从而生产出空心轴,从而为利用楔横轧空心轴提供了技术基础[15]。Urankar等利用实验进行显式有限元法研究的局限性分析，并对该方法进行改进，从而成形中空产品[16]。我们国家从1960年开始进行楔横轧工艺相关技术的研究及实际轧制产品的生产[17]。最早开展CWR研究工作的是北京机电研究所和北京科技大学，确定了轴类零件精确轧齐曲线的理论计算方法[18]；解决了空心件轧制过程中的压扁失稳问题[19]；研究了避免出现轧件
宁波大学硕士专业学位论文-13-2.3.3轧件尺寸与楔横轧模具的设计（a）原始坯料（b）楔横轧阶梯轴（c）节叉图2.2节叉与坯料尺寸Fig.2.2Thejointandblanksize根据某企业提供的节叉反向设计出坯料形状如图2.2所示。根据表2.4所示，在设计坯料形状时选取了工艺参数成形角α为27°、30°和35°，展宽角为7°、9°和12°；断面收缩率ψ为47%、50%、55%和58%。具体的填充情况和连皮厚度如下表2.4所示。连皮厚度的计算如式（2-8）所示。连皮的测量方式如图2.3所示。当α=27°，β=9°，ψ=55%时，成形情况良好并且飞边厚度最保所以在设计坯料形状和楔横轧模具时选取了这组参数，轧制模具示意图如图2.4所示。飞边的厚度δ的计算式为：1212...=12LLL(2-8)所选取的零件尺寸如图2.2所示：
本文编号：3285064
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
楔横轧轧制后的零件Fig.1.1Shaftsbycrosswedgerolling
汽车传动轴节叉轧锻复合技术研究2楔横轧原理是将坯料加热后送入两个轧辊间，在轧辊的带动下，坯料作与轧辊方向相反的回转运动，同时发生径向压缩和轴向延伸，形成阶梯轴[5-7]。如图1.2所示,CWR变形的整个过程分为楔入段、展宽段和精整段[8]。1-轧件；2-装有模具的轧辊；3-挡板图1.2楔横轧原理图Fig.1.2Theprinciplediagramofthecrosswedgerolling1.1.2楔横轧工艺的发展概况十九世纪八十年代，CWR技术起源于德国，但受限于当时各种技术水平故未能够迅速发展。捷克Letnary汽车制造厂首次把楔横轧技术应用到汽车各种轴类件上的生产上是在二十世纪六十年代[9]，这为实际生产提供了十分有价值的依据。此后，楔横轧技术被引进到世界上很多其他地方，逐渐发展成熟。日本学者团野敦等人对楔横轧工艺、加工界线、变形机理和力能参数进行了十分深入的研究，并且有效地进行了大量的实验和深入的分析[10]；美国学者YamionDong使用显式动态有限元方法描述了平楔横向楔横轧过程（CWR）中的工具-工件界面滑移。通过实验验证的CWR有限元模型，研究了摩擦系数，成形角度和面积减小对刀具-工件界面滑移的影响[11]；波兰学者Z.Pater等提出了两种提高CWR效率的方法:金属轴流受阻的CWR和墩粗CWR[12-14]。Landgrebe等提出了一种修改轧制过程,从而生产出空心轴,从而为利用楔横轧空心轴提供了技术基础[15]。Urankar等利用实验进行显式有限元法研究的局限性分析，并对该方法进行改进，从而成形中空产品[16]。我们国家从1960年开始进行楔横轧工艺相关技术的研究及实际轧制产品的生产[17]。最早开展CWR研究工作的是北京机电研究所和北京科技大学，确定了轴类零件精确轧齐曲线的理论计算方法[18]；解决了空心件轧制过程中的压扁失稳问题[19]；研究了避免出现轧件
宁波大学硕士专业学位论文-13-2.3.3轧件尺寸与楔横轧模具的设计（a）原始坯料（b）楔横轧阶梯轴（c）节叉图2.2节叉与坯料尺寸Fig.2.2Thejointandblanksize根据某企业提供的节叉反向设计出坯料形状如图2.2所示。根据表2.4所示，在设计坯料形状时选取了工艺参数成形角α为27°、30°和35°，展宽角为7°、9°和12°；断面收缩率ψ为47%、50%、55%和58%。具体的填充情况和连皮厚度如下表2.4所示。连皮厚度的计算如式（2-8）所示。连皮的测量方式如图2.3所示。当α=27°，β=9°，ψ=55%时，成形情况良好并且飞边厚度最保所以在设计坯料形状和楔横轧模具时选取了这组参数，轧制模具示意图如图2.4所示。飞边的厚度δ的计算式为：1212...=12LLL(2-8)所选取的零件尺寸如图2.2所示：
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