【摘要】：曲軸是汽車發(fā)動機(jī)的重要組成部分,發(fā)動機(jī)工作時(shí)受力情況復(fù)雜多變。除了承受自身旋轉(zhuǎn)引起的慣性力、離心力之外,還承受交替變化的負(fù)載。因此曲軸應(yīng)具備良好的強(qiáng)度、硬度、抗沖擊韌性、耐磨性、耐腐蝕性等性能來保證在其使用過程中正常工作。然而曲軸作為難成形復(fù)雜鍛件,在熱鍛過程中通常會出現(xiàn)折疊、充不滿、裂紋、等缺陷。本文以06d02曲軸為研究對象,利用有限元軟件DEFORM-3D,模擬06d02曲軸成形過程。通過分析成形過程中溫度場、應(yīng)力場、應(yīng)變場、速度場以及折疊角的分布情況來預(yù)測曲軸在成形過程中出現(xiàn)的折疊、充不滿等問題。在實(shí)際生產(chǎn)中可以通過優(yōu)化曲軸熱鍛成形工藝參數(shù)來預(yù)防、減少成形缺陷。本文著重研究飛邊橋部高度與鍛件折疊角的關(guān)系,當(dāng)飛邊橋部高度選為10mm、8mm、6mm、4mm時(shí),僅當(dāng)飛邊橋部高度為6mm時(shí)折疊角在飛邊處,對鍛件本體無影響。變形速度會影響鍛件應(yīng)力分布、變形均勻性,當(dāng)上模下壓速度選為100mm/s、200mm/s、300mm/s、400mm/s時(shí),僅當(dāng)上模下壓速度選為100mm/s應(yīng)力應(yīng)變分布處于較低水平。本文又綜合考慮飛邊橋部高度、變形速率、加熱溫度對曲軸鍛件成形的影響,并對之進(jìn)行正交優(yōu)化。飛邊橋部高度選取4mm、5mm、6mm,上模下壓速度選為80mm/s、100mm/s、120mm/s,坯料初始溫度1170℃、1220℃、1270℃,以形成載荷為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)。得出當(dāng)飛邊橋部高度選為4mm,變形速度選為80mm/s,加熱溫度為1220℃時(shí)預(yù)鍛、終鍛載荷均處于較低水平,為最優(yōu)選擇。本文又對預(yù)鍛模具阻力溝半徑、阻力墻高度進(jìn)行了基于響應(yīng)面法的優(yōu)化,結(jié)果表明阻力溝半徑為10mm,阻力墻半徑為0.5mm時(shí)填充效果較好,載荷相對較小。最后利用優(yōu)化后的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn),對工藝方案的正確性和有效性進(jìn)行了檢驗(yàn)。優(yōu)化前曲軸臂出現(xiàn)了織構(gòu)現(xiàn)象,鐵素體聚集;優(yōu)化后曲軸臂鐵素體沿晶界析出,組織分布均勻。大大節(jié)約該曲軸熱模鍛工藝的開發(fā)成本,減少熱鍛試模和修模次數(shù),同時(shí)本課題的研究還能為同類曲軸的熱模鍛生產(chǎn)提供參考。
【圖文】：

圖 1-1 曲軸工藝流程圖Fig. 1-1 Process flow chart of crankshaft型材切斷成所需長度的坯料，稱為下料折法，下料設(shè)備有很多種，最常用的設(shè)熱，制坯一般采用輥鍛；預(yù)鍛常常用于[17]對于復(fù)雜難鍛件如：曲軸，通常會增終鍛過程中更容易充滿終鍛模膛，并且環(huán)節(jié)，終鍛一般就是對鍛件形狀的精整行后續(xù)的切邊、熱校正、熱處理。與應(yīng)用水平的提高，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)在中汽車、航空等領(lǐng)域，基于有限元的數(shù)值具。在鍛造成形過程中，大部分變形過

程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒 論在曲軸模鍛實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常會出現(xiàn)平衡塊頂部充不滿，平衡塊頂端充不滿，影軸整體的平衡性能，曲軸在工作過程中會加快軸承、軸頸的磨損，，縮短發(fā)動機(jī)使命。因曲軸形狀復(fù)雜、尺寸較大，所需要的成形載荷較大，若模具設(shè)計(jì)不合理，鍛造容易出現(xiàn)悶車現(xiàn)象，易損害鍛壓設(shè)備（曲柄壓力機(jī)）。在曲軸熱鍛過程中，主軸頸拐角處、連桿軸頸拐角處、法蘭盤拐角處容易出現(xiàn)折折疊在后續(xù)加工、使用過程中易發(fā)展成裂紋源、裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致鍛件開裂。本課題的研究的曲軸出現(xiàn)的問題有：平衡塊頂端有些許未充滿，曲軸臂部分出現(xiàn)痕，如圖 1-2 所示。平衡塊頂端充不滿需要優(yōu)化工藝參數(shù)來解決，曲軸臂壓痕屬然現(xiàn)象，可能是坯料表面氧化皮脫落掉入模腔，形成的壓痕。1.3 曲軸實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG316;U466

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉建生,陳慧琴,郭會光;6160曲軸彎曲鐓鍛過程的有限元數(shù)值模擬[J];大型鑄鍛件;2002年02期

2 董海濤;張治民;宋志海;;數(shù)值模擬技術(shù)在鍛造成形中的應(yīng)用[J];大型鑄鍛件;2007年01期

3 顏峰;楊偉寧;蔣鵬;;非調(diào)質(zhì)鋼曲軸鍛造熱模擬試驗(yàn)分析[J];鍛壓技術(shù);2010年04期

4 馬琳偉,孫樂民,張巧芳,張永振;數(shù)值模擬在鍛造成形中的應(yīng)用[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2003年06期

5 侯德政;彭再思;;雪佛萊350系列曲軸鍛造工藝設(shè)計(jì)研究[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2006年03期

6 只悅勝;胡成亮;趙震;李世龍;張海英;;矩形直齒輪熱鍛工藝有限元模擬[J];鍛壓技術(shù);2013年02期

7 陳蓬;蔡軍;;變形工藝參數(shù)對鈦合金框鍛件等溫成形變形均勻性的影響[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2014年01期

8 朱美玲;陳學(xué)文;孫樂民;賀俊光;周會軍;;曲軸熱鍛過程數(shù)值模擬及中心疏松區(qū)追蹤分析[J];鍛壓技術(shù);2014年08期

9 王德?lián)?李蘭芬;對曲軸鍛造工藝的訂正和補(bǔ)充[J];河北科技大學(xué)學(xué)報(bào);1998年03期

10 熊俊濤;喬志德;韓忠華;;基于響應(yīng)面法的跨聲速機(jī)翼氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];航空學(xué)報(bào);2006年03期

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1 陳飛;熱鍛非連續(xù)變形過程微觀組織演變的元胞自動機(jī)模擬[D];上海交通大學(xué);2012年

2 臧獻(xiàn)國;基于模態(tài)振型和響應(yīng)面法的結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2011年

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2 劉承東;GH4169慣性摩擦焊接過程的有限元熱力耦合分析[D];大連理工大學(xué);2003年

3 趙潔;機(jī)械可靠性分析的響應(yīng)面法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 劉潔雪;基于響應(yīng)面法的集裝箱船優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];天津大學(xué);2008年

5 王延克;基于響應(yīng)面法的汽車懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2009年

6 賀新峰;基于等效靜態(tài)載荷和響應(yīng)面法的攪拌車副車架疲勞設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2012年

7 葉陽;非調(diào)質(zhì)鋼曲軸模鍛成形工藝研究[D];重慶理工大學(xué);2012年

8 曹品金;基于響應(yīng)面法的鍛造預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];山東大學(xué);2013年

9 袁峻萍;基于ADAMS和雙響應(yīng)面法的車輛懸架系統(tǒng)穩(wěn)健設(shè)計(jì)[D];華東交通大學(xué);2013年

本文編號：2541603