汽车输出轴的成形工艺优化及轧件缺陷控制
发布时间：2022-01-06 06:01
楔横轧是一种先进的近净成形技术,具备生产效率高、节材率高、轧件精度高等优点。在楔横轧技术的实际生产中,多台阶轴成形时,轧件容易出现内部中空疏松、外部台阶螺旋状斜面等缺陷,导致零件尺寸、质量都不满足要求,且轧件疲劳寿命大大降低。由于楔横轧多台阶轴三维弹塑性成形过程复杂,因此国内外相关文献大多针对小型、简单的楔横轧轴类件成形缺陷进行研究,关于复杂多台阶轴类件轧制成形时出现的轴端疏松及台阶螺旋状斜面等缺陷的研究文献很少。以实际生产中的多台阶复杂轴件汽车输出轴为研究对象,对该轴的轧制工艺方案进行分析,结合文献及实际轧制经验,确定了该轧件毛坯尺寸（直径与长度）、轧机型号、料头位置等,给定了热态毛坯尺寸、模具槽形、模具楔形、模具破瓣位置和楔挡板的设计方法,利用Deform 6.0有限元模拟软件建立了汽车输出轴楔横轧轧制模型。借助Deform 6.0有限元模拟软件分析汽车输出轴这一多台阶轴的变形规律及轧件内部缺陷形成规律,考虑工艺参数的交互影响,设定了成形角α、展宽角β、轧制温度T三因素三水平的正交实验,并结合实际轧制实验,得到了楔横轧技术中三个主要工艺参数成形角α=22°、展宽角β=8.41°和轧...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复杂多台阶轴类件
1第1章绪论1.1楔横轧技术简介楔横轧是一种少切削和无切削的塑性成形新工艺，以其连续、局部的成形方式，在阶梯轴和回转类零件的制造方面显示出特殊的优势[1]。简单型材和小型轴件最先采用传统的轧制工艺，成形种类少，如常见的方形、圆形、版型材料。而如今日益成熟的楔横轧技术能够轧制各种截面、任意台阶角度的多台阶轴类复杂件[2~4]。随着中国经济的不断繁荣，我国重型工业、汽车产业、铁路事业均已步入飞速发展时期，汽车、火车、高铁等交通工具不断升级，对车轴的种类、数量和质量都提出了更高的要求，尤其是沿长度方向上具备多个轴台阶的复杂轴件在工业和交通运输业中得到了较为广泛的应用，图1-1为复杂多台阶轴类件。图1-1复杂多台阶轴类件多台阶轴楔横轧的轧辊类型有三种，分别是弧式楔横轧、板式楔横轧和辊式楔横轧三种，而二辊式楔横轧广泛的应用于实际生产中。图1-2为某多台阶轴的楔横轧模型图，图中可知上、下模型分别为轧辊，中间模型为多台阶轴轧制成形前的圆坯料。图1-2某多台阶轴楔横轧模型
2多台阶轴楔横轧的轧制成形原理是以相同方向旋转的两个带有楔形的轧辊带动轧件呈与模具运动相反的方向旋转，使轧件发生径向收缩、横向扩展以及轴向延伸的三种变形[5]，最终成形出多台阶轴类件。其轧制过程包括楔入段、展宽段和精整段三部分，为了便于理解，以简单轴件楔横轧模具楔形展开图为例，如图1-3所示。图中成形角α、展宽角β和楔高h三个工艺参数对轧件的变形过程及成形质量有很大的影响[6]，在模具设计环节中尤为重要。图1-3楔横轧轧制过程及模具特征参数示意图1.2楔横轧技术的优点与传统的切削工艺相比，楔横轧工艺有如下的优点[7]:（1）生产效率高。楔横轧轧制生产效率比传统切削方法高出2~9倍。（2）材料利用率。在传统机械加工中，约有40％的材料以切屑的形式浪费掉，而楔横轧工艺的材料浪费率仅为5％～20％。（3）轧件精度提高。轧制后轧件的金属纤维呈流线状，并且零件的晶粒得到细化，因此产品精度高且机械性能良好。（4）模具使用寿命长。楔横轧设备的工作载荷降低为之前的10%以下，所以模具的使用周期提高了10倍左右。（5）自动化程度高。工作中劳动力少，工作环境无冲击，噪声低，且轧件从成形、表面精整到最后成品三部分全部实现自动化。与传统的模锻工艺比较，楔横轧技术的优点如下：（1）生产效率高。楔横轧轧制生产效率比传统切削方法高出2~9倍。（2）工作载荷校楔横轧生产工艺的工作载荷比模锻加工方法降低为之前的
【参考文献】：
期刊论文
[1]多楔楔横轧42CrMo4大型空心长轴类零件分析（英文）[J]. 彭文飞,郑书华,邱亦睿,束学道,湛利华. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[2]楔横轧高铁车轴钢25CrMo4塑性损伤形成机理[J]. 霍元明,王宝雨,林建国,周靖. 东北大学学报(自然科学版). 2013(11)
[3]楔横轧轧齐曲线的微分方程解法[J]. 赵然,张康生,胡正寰. 锻压技术. 2012(04)
[4]工艺参数对楔横轧一次成形气门毛坯螺旋痕的影响[J]. 王晓飞,张康生,刘晋平,胡正寰. 塑性工程学报. 2011(04)
[5]楔横轧件螺旋痕产生原因研究[J]. 张康生,杜惠萍,杨翠苹,刘文科,胡正寰. 机械工程学报. 2011(08)
[6]DEFORM-3D在楔横轧成形模拟中的应用[J]. 刘文科,张康生,王福恒,李威. 冶金设备. 2010(03)
[7]楔横轧椭圆轴直角台阶轧齐曲线[J]. 胡发国,王宝雨,胡正寰. 北京科技大学学报. 2010(04)
[8]三辊楔横轧轴类件内部缺陷的分析[J]. 杨永明,杜凤山,王敏婷,赵军. 锻压技术. 2009(05)
[9]楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理[J]. 贾震,张康生,杨翠苹,胡正寰. 北京科技大学学报. 2009(08)
[10]楔横轧大型轴类件轧制力规律研究[J]. 束学道,彭文飞,聂广占,胡正寰. 塑性工程学报. 2009(01)
硕士论文
[1]变速箱中间轴楔横轧内部缺陷分析及工艺优化[D]. 梁明勇.重庆理工大学 2015
[2]非调质钢空心件三辊楔横轧成形过程有限元研究[D]. 王伟.燕山大学 2009
[3]大直径楔横轧件的成形工艺研究[D]. 沈智.机械科学研究总院 2006
本文编号：3571879
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复杂多台阶轴类件
1第1章绪论1.1楔横轧技术简介楔横轧是一种少切削和无切削的塑性成形新工艺，以其连续、局部的成形方式，在阶梯轴和回转类零件的制造方面显示出特殊的优势[1]。简单型材和小型轴件最先采用传统的轧制工艺，成形种类少，如常见的方形、圆形、版型材料。而如今日益成熟的楔横轧技术能够轧制各种截面、任意台阶角度的多台阶轴类复杂件[2~4]。随着中国经济的不断繁荣，我国重型工业、汽车产业、铁路事业均已步入飞速发展时期，汽车、火车、高铁等交通工具不断升级，对车轴的种类、数量和质量都提出了更高的要求，尤其是沿长度方向上具备多个轴台阶的复杂轴件在工业和交通运输业中得到了较为广泛的应用，图1-1为复杂多台阶轴类件。图1-1复杂多台阶轴类件多台阶轴楔横轧的轧辊类型有三种，分别是弧式楔横轧、板式楔横轧和辊式楔横轧三种，而二辊式楔横轧广泛的应用于实际生产中。图1-2为某多台阶轴的楔横轧模型图，图中可知上、下模型分别为轧辊，中间模型为多台阶轴轧制成形前的圆坯料。图1-2某多台阶轴楔横轧模型
2多台阶轴楔横轧的轧制成形原理是以相同方向旋转的两个带有楔形的轧辊带动轧件呈与模具运动相反的方向旋转，使轧件发生径向收缩、横向扩展以及轴向延伸的三种变形[5]，最终成形出多台阶轴类件。其轧制过程包括楔入段、展宽段和精整段三部分，为了便于理解，以简单轴件楔横轧模具楔形展开图为例，如图1-3所示。图中成形角α、展宽角β和楔高h三个工艺参数对轧件的变形过程及成形质量有很大的影响[6]，在模具设计环节中尤为重要。图1-3楔横轧轧制过程及模具特征参数示意图1.2楔横轧技术的优点与传统的切削工艺相比，楔横轧工艺有如下的优点[7]:（1）生产效率高。楔横轧轧制生产效率比传统切削方法高出2~9倍。（2）材料利用率。在传统机械加工中，约有40％的材料以切屑的形式浪费掉，而楔横轧工艺的材料浪费率仅为5％～20％。（3）轧件精度提高。轧制后轧件的金属纤维呈流线状，并且零件的晶粒得到细化，因此产品精度高且机械性能良好。（4）模具使用寿命长。楔横轧设备的工作载荷降低为之前的10%以下，所以模具的使用周期提高了10倍左右。（5）自动化程度高。工作中劳动力少，工作环境无冲击，噪声低，且轧件从成形、表面精整到最后成品三部分全部实现自动化。与传统的模锻工艺比较，楔横轧技术的优点如下：（1）生产效率高。楔横轧轧制生产效率比传统切削方法高出2~9倍。（2）工作载荷校楔横轧生产工艺的工作载荷比模锻加工方法降低为之前的
【参考文献】：
期刊论文
[1]多楔楔横轧42CrMo4大型空心长轴类零件分析（英文）[J]. 彭文飞,郑书华,邱亦睿,束学道,湛利华. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[2]楔横轧高铁车轴钢25CrMo4塑性损伤形成机理[J]. 霍元明,王宝雨,林建国,周靖. 东北大学学报(自然科学版). 2013(11)
[3]楔横轧轧齐曲线的微分方程解法[J]. 赵然,张康生,胡正寰. 锻压技术. 2012(04)
[4]工艺参数对楔横轧一次成形气门毛坯螺旋痕的影响[J]. 王晓飞,张康生,刘晋平,胡正寰. 塑性工程学报. 2011(04)
[5]楔横轧件螺旋痕产生原因研究[J]. 张康生,杜惠萍,杨翠苹,刘文科,胡正寰. 机械工程学报. 2011(08)
[6]DEFORM-3D在楔横轧成形模拟中的应用[J]. 刘文科,张康生,王福恒,李威. 冶金设备. 2010(03)
[7]楔横轧椭圆轴直角台阶轧齐曲线[J]. 胡发国,王宝雨,胡正寰. 北京科技大学学报. 2010(04)
[8]三辊楔横轧轴类件内部缺陷的分析[J]. 杨永明,杜凤山,王敏婷,赵军. 锻压技术. 2009(05)
[9]楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理[J]. 贾震,张康生,杨翠苹,胡正寰. 北京科技大学学报. 2009(08)
[10]楔横轧大型轴类件轧制力规律研究[J]. 束学道,彭文飞,聂广占,胡正寰. 塑性工程学报. 2009(01)
硕士论文
[1]变速箱中间轴楔横轧内部缺陷分析及工艺优化[D]. 梁明勇.重庆理工大学 2015
[2]非调质钢空心件三辊楔横轧成形过程有限元研究[D]. 王伟.燕山大学 2009
[3]大直径楔横轧件的成形工艺研究[D]. 沈智.机械科学研究总院 2006
本文编号：3571879
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