本文關(guān)鍵詞：鐵路貨車鉤舌熱鍛成形過程及數(shù)值分析的研究

  更多相關(guān)文章： 鉤舌 數(shù)值模擬 鍛造缺陷 熱鍛成形 多向模鍛

【摘要】：隨著貨物運(yùn)輸不斷向高速和重載方向發(fā)展,鉤舌作為連接機(jī)車以及車輛的主要部件,受到更加強(qiáng)烈的摩擦、沖擊以及交變的作用力,在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中,很容易發(fā)生斷裂。在保證鉤舌互換性的基礎(chǔ)上如何提高其強(qiáng)度變得越來越緊迫。由于鉤舌的形狀非常復(fù)雜,之前大都采用鑄造工藝成形,但通過鑄造工藝生產(chǎn)的鉤舌在成形過程中很容易產(chǎn)生夾渣、氣孔、縮松等缺陷,并且其強(qiáng)度過低,使得貨運(yùn)車鉤無法滿足鐵路貨車進(jìn)一步的提速和重載的需要。將鉤舌的鑄造成形改成鍛造成形,不僅可以提高其強(qiáng)度,而且可以避免鑄造過程產(chǎn)生的缺陷。在查閱大量的參考文獻(xiàn)并對(duì)鉤舌傳統(tǒng)工藝進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,確定了鉤舌的鍛造工藝過程,即自由鍛制坯,兩次模鍛,兩次切邊,三火次的鍛造工藝。運(yùn)用CATIA三維建模軟件建立了貨運(yùn)鉤舌實(shí)體模型,并對(duì)鉤舌熱鍛成形工藝中各工步所需模具進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在獲得25Mn Cr Ni Mo A鋼的相關(guān)數(shù)據(jù)后建立了該種材料的數(shù)據(jù)模型,然后運(yùn)用DEFORM-3D模擬軟件對(duì)鉤舌熱鍛成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對(duì)模擬結(jié)果的可視化分析,觀察金屬的流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力-應(yīng)變、溫度場(chǎng)分布以及缺陷的產(chǎn)生等,然后利用得到的結(jié)果對(duì)鍛造模具以及毛坯的尺寸、結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次優(yōu)化和改進(jìn),最終獲得成形良好的鍛造鉤舌,對(duì)后繼生產(chǎn)以及鍛造鉤舌的推廣具有重要意義。在完成鉤舌熱鍛模具設(shè)計(jì)及成形過程的模擬基礎(chǔ)上,本課題還提出運(yùn)用多向模鍛來生產(chǎn)鉤舌。在詳細(xì)分析了鉤舌實(shí)體模型以及多向模鍛工藝基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出鍛造模具,并對(duì)成形過程進(jìn)行了模擬,經(jīng)過多次的優(yōu)化和模擬,設(shè)計(jì)出合理的模具。通過多向模鍛工藝生產(chǎn)的鉤舌,鍛件接近凈成形,不僅能夠大大提高生產(chǎn)效率、節(jié)約材料,還能夠保證金屬流線的完整性提高鉤舌強(qiáng)度。本課題的研究是將有限元數(shù)值模擬、模鍛工藝以及模具設(shè)計(jì)結(jié)合起來,能夠有效提高模具設(shè)計(jì)的合理性,減少模具重新試制的次數(shù),從而達(dá)到縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期,降低生產(chǎn)成本,為后繼的實(shí)際應(yīng)用做鋪墊的目的。
【關(guān)鍵詞】：鉤舌 數(shù)值模擬 鍛造缺陷 熱鍛成形 多向模鍛
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U272;TG316
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 鉤舌簡(jiǎn)介及我國(guó)貨運(yùn)車鉤概況11-14
• 1.1.1 鐵路貨運(yùn)鉤舌簡(jiǎn)介11-12
• 1.1.2 我國(guó)鐵路貨運(yùn)車鉤概況12-14
• 1.2 鐵路貨運(yùn)鉤舌國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 鐵路貨運(yùn)鉤舌國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 鐵路貨運(yùn)鉤舌國(guó)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 選題背景及意義16-18
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 鉤舌熱鍛成形基本理論20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 剛塑性有限元法的基本理論20-23
• 2.2.1 剛塑性有限元法基本方程20-22
• 2.2.2 剛塑性有限元法變分原理22-23
• 2.2.3 剛塑性有限元法的一般解題步驟23
• 2.3 塑性成形過程傳熱理論23-27
• 2.3.1 三維瞬態(tài)傳熱問題的基本方程24
• 2.3.2 初始條件和邊界條件24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 鉤舌熱鍛成形過程模擬及結(jié)果分析28-50
• 3.1 DEFORM軟件簡(jiǎn)介28
• 3.2 基于DEFORM-3D軟件的有限元操作流程28-35
• 3.2.1 模型的建立及數(shù)據(jù)搜集30-32
• 3.2.2 前處理設(shè)置32-34
• 3.2.3 模擬處理及后處理34-35
• 3.3 模擬結(jié)果分析35-49
• 3.3.1 預(yù)鍛模擬結(jié)果分析35-42
• 3.3.2 終鍛模擬結(jié)果分析42-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì)50-60
• 4.1 鉤舌鍛造工藝方案50-51
• 4.1.1 成形工藝分析50-51
• 4.1.2 成形工藝方案的確定51
• 4.2 模具設(shè)計(jì)51-56
• 4.2.1 分模面的確定51-52
• 4.2.2 模鍛斜度的確定52-53
• 4.2.3 飛邊槽的確定53-56
• 4.3 坯料的確定56-57
• 4.4 其他參數(shù)的確定57-58
• 4.4.1 設(shè)備噸位的確定57-58
• 4.4.2 鍛造溫度的確定58
• 4.4.3 摩擦系數(shù)的確定58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 鉤舌多向模鍛成形60-77
• 5.1 概述60-61
• 5.1.1 多向模鍛簡(jiǎn)介60-61
• 5.1.2 多向模鍛研究的意義61
• 5.2 多向模鍛模具設(shè)計(jì)61-63
• 5.3 鉤舌多向模鍛成形過程模擬63-64
• 5.4 結(jié)果分析64-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85

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