軸箱體作為套在動車軸頸上連接輪對和轉(zhuǎn)向架之間的關(guān)鍵連接件,對力學(xué)性能及載荷要求較高,因此對零件整體質(zhì)量要求較為嚴(yán)格。為減輕動車結(jié)構(gòu)件重量,軸箱體開始采用鋁合金材料。由于鍛件較相同材料鑄件綜合力學(xué)性能更好,由鋁合金鍛件代替原有鑄件。軸箱體具有局部凸臺、支腳和筋等多變平面結(jié)構(gòu),屬于大型復(fù)雜鍛件,因此準(zhǔn)確合理地進(jìn)行預(yù)制坯設(shè)計(jì)是確保復(fù)雜鍛件成形質(zhì)量以及鍛造工藝合理性的關(guān)鍵。經(jīng)自由鍛得到的坯料形狀尺寸不精確、質(zhì)量不穩(wěn)定,所得鍛件易出現(xiàn)裂紋、折疊等缺陷,鍛件質(zhì)量難以保證。本文根據(jù)軸箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及鋁合金鍛造特性,研究并設(shè)計(jì)出模鍛工藝,通過數(shù)值模擬技術(shù)及優(yōu)化方法對該工藝進(jìn)行改進(jìn),得到合理有效的鋁合金軸箱體模鍛工藝,主要的研究內(nèi)容如下:(1)通過分析鋁合金軸箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與鍛造成形性,設(shè)計(jì)出含飛邊的軸箱體鍛件,經(jīng)自由鍛制坯后,結(jié)合所得鍛件質(zhì)量問題分析后得到結(jié)論:自由鍛制坯工藝不僅生產(chǎn)效率低,而且所得鍛件質(zhì)量不穩(wěn)定。通過分析大型鋁合金軸箱體復(fù)雜鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了符合其特點(diǎn)的大型模鍛成形工藝,其中包括預(yù)制坯成形工步(第一道預(yù)制坯、第二道預(yù)制坯)和終鍛成形工步,并分析了預(yù)制坯成形工步對終鍛工步的影響。(2)根據(jù)所設(shè)計(jì)鋁合金軸箱體模鍛成形工藝,結(jié)合有限元仿真分析軟件Deform對預(yù)鍛、終鍛成形工藝進(jìn)行模擬分析,主要分析了應(yīng)力應(yīng)變分布、鍛件內(nèi)部金屬流動、溫度場分布、模具磨損及行程-載荷曲線等。根據(jù)有限元模擬仿真所得結(jié)果,鍛件金屬流動均勻、充填完整且無明顯折疊現(xiàn)象出現(xiàn),初步證明此模鍛工藝可行。(3)針對有限元模擬終鍛成形后出現(xiàn)鍛件飛邊不均勻、模具磨損等問題,建立了多目標(biāo)正交試驗(yàn),選取鍛件最大等效應(yīng)力和模具磨損作為考察指標(biāo),并建立綜合評分Y_i~*。通過有限元軟件進(jìn)行模擬試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析得到最優(yōu)工藝參數(shù)組合為:坯料溫度470℃,整形角度40o,模具溫度400℃,摩擦系數(shù)0.2,壓機(jī)速度5mm·s~(-1)。(4)在某大型模鍛制造廠對最優(yōu)鍛造工藝進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,采用此模鍛工藝和最優(yōu)工藝參數(shù)生產(chǎn)的鋁合金軸箱體鍛件一定程度上實(shí)現(xiàn)了鍛件變形均勻、鍛件邊角無裂紋且無明顯表面缺陷,鍛件質(zhì)量符合客戶要求。本文通過設(shè)計(jì)大型復(fù)雜鍛件的模鍛工藝,并將有限元模擬技術(shù)和優(yōu)化方法應(yīng)用于整個模鍛成形工藝,有效地提高了鍛件質(zhì)量,同時降低了生產(chǎn)成本。對于同類鋁合金大型復(fù)雜鍛件的模鍛工藝提供了理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG316
【部分圖文】：

的研究都值得學(xué)習(xí)，同時也表件的鍛造工藝上研究相對較少是鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)成功的關(guān)鍵鍛造工藝進(jìn)步的腳步。藝發(fā)展軸頸上連接輪對和轉(zhuǎn)向架的部著作用力[25],其中軸箱體產(chǎn)品軸箱體作為動車組上的關(guān)鍵連作用力[26-29]，對力學(xué)性能及載

圖 1.2 軸箱體工作環(huán)境示意圖ig.1.2 Working environment of axle box bo體生產(chǎn)常常選用鑄鋼件，主要是由步與發(fā)展，鑄鋼重量過大的缺點(diǎn)慢環(huán)境，軸箱體與所連接的彈簧之間重，尤其體現(xiàn)在動車高速行駛時[30替原有的鑄鋼材料。鋁合金優(yōu)良的極為有效減輕簧下重量[31]。且經(jīng)實(shí)僅僅減輕了簧下質(zhì)量，而且降低了小了相互之間的磨損，增加了軸承形工藝方法

圖 2.1 軸箱體零件圖Fig.2.1 Parts diagram of axle box body由圖2.1可以看出，鋁合金軸箱體幾何形狀復(fù)雜沿長度方向其截面變化較大，零件整體呈現(xiàn)出不規(guī)則形狀，零件整體前后對稱，存在較多難以成形部位，如零件尾部支腳Ⅰ處以及零件上部大圓臺頂端Ⅱ處，由于截面尺寸相差較大，易出現(xiàn)充填不完整等缺陷。根據(jù)選取分型面標(biāo)準(zhǔn)，考慮選取零件對稱面，即最大截面作為分型面。零件頭部及端部存在中心通孔，通孔壁厚很薄，僅有 25~35mm，難以鍛出，設(shè)計(jì)鍛件時需對薄壁加厚至 50mm
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2848309