【摘要】：連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的核心零部件,在實(shí)際生產(chǎn)中不但對(duì)其品質(zhì)要求很高,而且對(duì)其成本也有嚴(yán)格的控制。目前連桿毛坯大多數(shù)采用鍛造或者粉末鍛造工藝來(lái)生產(chǎn),這兩種工藝存在工序多、模具磨損嚴(yán)重、能耗大等不足,導(dǎo)致制造成本偏高。借鑒鑄造易成形和鍛造改性的優(yōu)點(diǎn),本文采用鑄鍛復(fù)合成形工藝進(jìn)行連桿毛坯的生產(chǎn),采用有限元軟件對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的鑄造和鍛造工藝進(jìn)行數(shù)值模擬分析,優(yōu)化了鍛造前連桿小頭和桿體形狀及鑄鍛相關(guān)工藝參數(shù),通過(guò)模擬結(jié)果驗(yàn)證了鑄鍛復(fù)合工藝的優(yōu)越性。此外,本文采用的是非調(diào)質(zhì)鋼,后續(xù)省去了調(diào)質(zhì)處理,具有環(huán)保和節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn),并且提高了生產(chǎn)效率。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1.閉式熱模鍛預(yù)制坯小頭形狀對(duì)連桿毛坯熱模鍛成形過(guò)程有很大影響。本文設(shè)計(jì)了小頭實(shí)心形狀和小頭空心形狀的兩種方案,通過(guò)DEFORM-3D軟件模擬結(jié)果分析,采用小頭實(shí)心形狀預(yù)制坯方案,成形后應(yīng)力應(yīng)變分布不均勻,在小頭內(nèi)徑處出現(xiàn)了微小連皮現(xiàn)象;采用小頭帶孔形狀預(yù)制坯方案,成形載荷較小、應(yīng)力應(yīng)變分布均勻、表面光滑未出現(xiàn)金屬堆積情況,因此確定采用小頭帶孔方案為連桿熱模鍛預(yù)制坯。2.閉式熱模鍛預(yù)制坯桿體形狀對(duì)連桿毛坯熱模鍛成形過(guò)程有很大影響。本文設(shè)計(jì)了桿體實(shí)心和桿體帶有凹槽形狀的兩種方案,通過(guò)有限元軟件模擬分析得到:采用實(shí)心桿體形狀的預(yù)制坯,整個(gè)連桿毛坯出現(xiàn)了嚴(yán)重的毛刺現(xiàn)象,應(yīng)力應(yīng)變分布不均勻,成形效果不好;采用帶有凹槽桿體形狀的預(yù)制坯,應(yīng)力應(yīng)變分布均勻,連桿表面無(wú)毛刺現(xiàn)象,成形質(zhì)量較好,因此確定采用桿體帶有凹槽方案為連桿熱模鍛預(yù)制坯。3.連桿大小頭與桿體間的圓角大小以及模鍛溫度對(duì)連桿毛坯閉式熱模鍛有很大影響。本文利用DEFORM-3D仿真軟件分別對(duì)不同圓角大小、不同模鍛溫度的連桿預(yù)制坯進(jìn)行數(shù)值模擬分析,確定最佳最佳圓角分別為R28、R22,最佳模鍛溫度為1050℃,當(dāng)滿足上述工藝參數(shù)時(shí),連桿毛坯成形質(zhì)量最好。4.根據(jù)連桿毛坯鑄件的結(jié)構(gòu)特征和非調(diào)質(zhì)鋼49MnVS3的特點(diǎn),確定采用普通砂型重力鑄造工藝,選用水玻璃砂為造型材料,具有成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)了側(cè)注式澆注方案和頂注式澆注方案,并計(jì)算出澆注系統(tǒng)各組元和冒口的尺寸,利用Anycasting模擬軟件分別對(duì)兩種澆注方案進(jìn)行數(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)果分析得到,側(cè)注式澆注的鑄件充型與凝固效果更好,適合本文連桿毛坯的生產(chǎn)。5.模擬分析了澆注溫度和澆注速度對(duì)連桿毛坯鑄件成形質(zhì)量的影響:在1540~1600℃范圍內(nèi),澆注溫度越高,連桿毛坯縮孔類缺陷就相對(duì)少,選取最佳澆注溫度為1600℃;澆注速度決定著鑄件上表面剩余空氣分布情況,當(dāng)澆注速度為0.7 m/s時(shí),鑄件上表面剩余空氣量最小,成形質(zhì)量最好。
【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】：2018
【分類號(hào)】：U466
【圖文】：

圖 1.1 生產(chǎn)工藝流程圖Fig. 1.1 Production flow chart術(shù)的發(fā)展，其仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用了目現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比較困難，可以通過(guò)計(jì)性成形過(guò)程當(dāng)中，計(jì)算機(jī)輔助可以更快、更準(zhǔn)確。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)及動(dòng)作用，其優(yōu)勢(shì)已近在工程應(yīng)用中數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)連桿毛坯成形實(shí)驗(yàn)連桿簡(jiǎn)介核心部件，連桿又是發(fā)動(dòng)機(jī)里關(guān)鍵回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，為汽車提供動(dòng)力。

圖 1.2 某型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿示意圖Fig. 1.2 A type of car engine connecting rod diagram柄連桿機(jī)構(gòu)中的主要傳動(dòng)部件，連桿需要一直在高溫工作的運(yùn)作會(huì)使連桿疲勞磨損斷裂導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。為了降要求對(duì)連桿的質(zhì)量和性能要準(zhǔn)確把控，減少次品率。外研究現(xiàn)狀汽車工業(yè)大國(guó)對(duì)連桿成形工藝的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于我國(guó)，一些美國(guó)家。我國(guó)對(duì)連桿成形工藝的研究比較晚，一開始主要，這樣雖然能滿足生產(chǎn)形狀不同的各種連桿，但是連桿內(nèi)精度都達(dá)不到歐美國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而影響了連桿的力學(xué)性工藝步驟長(zhǎng)并大量浪費(fèi)了原材料。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和一

圖 1.3 連桿毛坯產(chǎn)品數(shù)模圖Fig. 1.3 connecting rod blank product number chart產(chǎn)品零件的材料選取 49MnVS3 非調(diào)質(zhì)鋼，設(shè)計(jì)鑄鍛工藝方案 DEFORM-3D 和 Anycasting 兩款專業(yè)性模擬軟件求解計(jì)算，進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化，達(dá)到改善產(chǎn)品的質(zhì)量。本文以產(chǎn)品零件分析，制定各工藝步驟的成形情況，研究了熱模鍛預(yù)制坯成形桿體形狀對(duì)熱模鍛過(guò)程的影響，模鍛溫度及鍛件圓角等工藝參過(guò)程的影響；研究了鑄造方案的選取、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注參數(shù)的影響。的主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面：究連桿毛坯熱模鍛成形前預(yù)制坯小頭形狀對(duì)閉式熱模鍛過(guò)程的模鍛成形前連桿小頭實(shí)心和空心兩種小頭成形方案，利用 DEF

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2752268