本文關(guān)鍵詞：鐵座多向鍛造成形新工藝數(shù)值模擬及試驗研究

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【摘要】：鐵座是廣泛應用于鐵軌上的重要緊固部件,起著防止鐵軌爬升和側(cè)滑的重要作用,隨著鐵路運行速度的不斷提高,對其力學性能提出了更高的要求,采用傳統(tǒng)鑄造工藝的生產(chǎn)廠家受到了威脅,開發(fā)能夠改善鐵座力學性能的新工藝勢在必行。本文以某一復雜形狀的鐵座為研究對象,采用數(shù)值模擬與工業(yè)試驗相結(jié)合的方式對鐵座鍛造成形工藝進行開發(fā),研究了鐵座的成形規(guī)律。研究結(jié)果表明:(1)預鍛成形過程金屬流動分為3個階段,最大等效應力為254MPa,未出現(xiàn)在模具尖角及強度薄弱位置,預鍛模具具有較高的模具壽命;終鍛成形過程金屬各部分充型先后順序為Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ,局部等效應力最大值為205MPa,上、下模具壽命較好,左右沖頭擋肩薄弱位置應力集中較為嚴重,模具壽命有待提高。(2)預鍛工序中通過降低預制坯局部位置的充型效果可以將成形載荷降至3170k N,終鍛工序上模合模階段,上模成形載荷為990k N,左右沖頭合模階段,左右沖頭成形載荷為2360k N,上模為保證合模狀態(tài)所需的合模力為6398k N。(3)成形過程中折疊缺陷產(chǎn)生的主要影響因素為楔橫軋坯料在模具型腔中的擺放狀態(tài),最佳的楔橫軋坯料擺放狀態(tài)為:楔橫軋圓角過渡處與模具型腔接觸,同時楔橫軋坯料桿部與上、下模距離較小,要達到此種狀態(tài)需要較大的彎曲角度α及較小的總長L3。(4)為了在“一火”內(nèi)完成鍛件的成形,提高模具保溫溫度及楔橫軋坯料的始鍛溫度能達到提高鍛后坯料溫度的目的,綜合考慮后將模具保溫溫度及楔橫軋坯料始鍛溫度分別選取為200℃和1120℃。隨著成形速度的增加,成形載荷呈增長趨勢,芯模溫度呈下降趨勢,為了保證模具壽命、成本及生產(chǎn)效率,成形速度選擇為40mm/s。(5)隨著同步性誤差的不斷增加,左沖頭的成形載荷呈降低趨勢,右沖頭的成形載荷及左右沖頭成形載荷差呈增加趨勢,一定量的同步性誤差可以降低左右沖頭的成形載荷差及芯模的最大等效應力分布區(qū)域,同時也會適當增加芯模所受的剪切應力,試驗條件下將同步性誤差控制在0.5s范圍內(nèi),對成形造成的影響不大。(6)工業(yè)試驗成形過程與數(shù)值模擬各階段基本相符合,消除折疊缺陷需要優(yōu)化坯料及芯模的定位方式;合模力不足是由模具斜配合面及坯料下料精度導致的;充分冷卻沖頭依然無法保證其壽命,通過對沖頭局部進行加厚處理可以改善沖頭的壽命。
【關(guān)鍵詞】：鐵路扣件 多向鍛造 成形規(guī)律 模具壽命 工業(yè)試驗
【學位授予單位】：機械科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U213.5;TG316
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-13
• 1.2 鐵座的介紹13-15
• 1.3 鐵座生產(chǎn)工藝及多向鍛造技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題研究內(nèi)容及研究目標16-18
• 第二章 鐵座多向鍛造成形工藝方案18-33
• 2.1 鐵座多向鍛造成形工藝方案的設計18-30
• 2.1.1 鐵座產(chǎn)品工藝性分析18-19
• 2.1.2 多向鍛造成形工藝方案的提出19-29
• 2.1.3 坯料尺寸的初步確定29-30
• 2.2 鐵座多向鍛造成形過程中影響因素的確定30-32
• 2.2.1 楔橫軋坯料及預制坯形狀尺寸30
• 2.2.2 坯料始鍛溫度及模具保溫溫度30-32
• 2.2.3 左右沖頭進給速度及同步性32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 鐵座多向鍛造成形工藝的有限元模擬33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 有限元模型的建立33-35
• 3.2.1 幾何模型的建立33-34
• 3.2.2 模擬參數(shù)的選擇及設定34-35
• 3.3 鐵座數(shù)值模擬分析35-43
• 3.3.1 鐵座預制坯成形過程的數(shù)值模擬分析35-39
• 3.3.2 鐵座終鍛成形過程的數(shù)值模擬分析39-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 鐵座多向鍛造成形工藝影響因素分析45-59
• 4.1 楔橫軋坯料及預制坯形狀尺寸對鐵座多向鍛造成形的影響45-52
• 4.1.1 正交試驗方法簡介45
• 4.1.2 正交試驗影響因素及其水平的確定45-47
• 4.1.3 模擬方案的制定及模擬結(jié)果分析47-52
• 4.2 預制坯成形過程影響因素分析52-55
• 4.2.1 始鍛溫度及模具保溫溫度對預鍛成形的影響52-55
• 4.3 終鍛成形過程影響因素分析55-57
• 4.3.1 左、右沖頭進給速度對終鍛成形的影響55-56
• 4.3.2 左、右沖頭同步性對終鍛成形的影響56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 鐵座多向鍛造成形工藝試驗59-69
• 5.1 試驗準備59-61
• 5.1.1 工藝試驗方案及試驗準備59-60
• 5.1.2 試驗設備及模具60-61
• 5.2 試驗結(jié)果分析與討論61-63
• 5.3 成形缺陷產(chǎn)生原因分析及解決措施63-68
• 5.3.1 毛刺產(chǎn)生原因分析63-65
• 5.3.2 折疊缺陷產(chǎn)生原因分析65-67
• 5.3.3 模具壽命67-68
• 5.4 小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論69-70
• 展望70-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀學位期間參加的工作及發(fā)表的論文74-75
• 致謝75

【參考文獻】

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本文編號：715281