旋鍛工藝是一種近凈成形加工工藝,其生產(chǎn)效率高,成形質(zhì)量好,廣泛應(yīng)用于軸管狀零件的生產(chǎn)中。而轎車空心軸無芯棒旋鍛進(jìn)給參數(shù)變化制定不合理,會導(dǎo)致內(nèi)外圓度質(zhì)量差,特別是出現(xiàn)旋鍛幾何缺陷時,后續(xù)的旋鍛會加劇折疊現(xiàn)象,旋鍛軸的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命大幅度下降,難以滿足產(chǎn)品耐久性要求。因此,深入分析轎車空心軸無芯棒旋鍛進(jìn)給參數(shù)變化研究,避免旋鍛過程中折疊缺陷產(chǎn)生,具有重要工程意義。本文以某轎車空心軸無芯棒旋鍛為研究對象,由于無芯棒旋鍛內(nèi)壁無芯棒支撐自然流動成形,成形質(zhì)量較難控制。因此,隨著無芯棒旋鍛外徑減小和力學(xué)特性改變,在不同外徑下根據(jù)進(jìn)給量大小分為粗、中以及細(xì)進(jìn)給道次。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）提出了無芯棒旋鍛進(jìn)給參數(shù)變化約束條件為應(yīng)力約束和幾何約束。應(yīng)力約束結(jié)合毛坯力學(xué)特性和加工硬化特性,避免徑向進(jìn)給量過大造成損傷和影響后續(xù)加工。幾何約束避免徑向進(jìn)給量過大和多道次徑向進(jìn)給下內(nèi)圓出現(xiàn)幾何缺陷。（2）通過應(yīng)力約束和幾何約束確定徑向進(jìn)給量范圍,內(nèi)圓圓度控制避免出現(xiàn)幾何缺陷和鍛打效率確定徑向進(jìn)給道次;通過外圓最大變形和最小變形位置確定周向進(jìn)給量,保證坯料各部分得到鍛打和內(nèi)外圓度質(zhì)量要求以及鍛打效率確定... 

【文章來源】：上海理工大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中間空兩頭實(shí)心和全部空心的中間軸

第二章無芯棒旋鍛和非進(jìn)給參數(shù)確定7第二章無芯棒旋鍛和非進(jìn)給參數(shù)確定2.1研究對象和要求2.1.1研究對象某轎車的等速萬向傳動中間旋鍛軸如圖2-1所示，該車在運(yùn)行過程中要求承受大扭矩、大轉(zhuǎn)角等工作條件，要求旋鍛軸不僅具有較高的靜強(qiáng)度以抵抗沖擊和靜載，還要有較高的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命以抵抗疲勞失效[49]。根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)形式，將中間軸分為軸段I、軸段II和軸段III，軸段I和軸段III稱為固定段和滑移段，分別與固定型萬向節(jié)以及滑動型萬向節(jié)配合[50]。軸段I、軸段III為變壁厚變截面的空心軸段部分，首先通過無芯棒多道次旋段成形，然后再進(jìn)行漸開線花鍵冷擠壓成形。I軸段II為等壁厚的空心軸段部分，通過含芯棒單道次旋鍛成形。IIIIII圖2-1產(chǎn)品尺寸圖本文主要研究無芯棒旋鍛軸段III部分，主要是有以下三個原因：（1）結(jié)構(gòu)特征：無芯棒旋鍛部分相比含芯棒旋鍛部分尺寸孝應(yīng)力高導(dǎo)致強(qiáng)度低，為薄弱段。無芯棒旋鍛軸段III尺寸比軸段I小，故在制定無芯棒進(jìn)給參數(shù)變化以軸段III為例。（2）成形方式：含芯棒旋鍛模具鍛打過程中坯料外表面受壓同時內(nèi)部有芯棒支撐也受壓應(yīng)力，成形質(zhì)量較好，在旋鍛過程中不會產(chǎn)生折疊缺陷。無芯棒旋鍛內(nèi)壁沒有芯棒支撐受拉應(yīng)力，內(nèi)壁自然流動成形質(zhì)量較難控制導(dǎo)致成形質(zhì)量較差，若進(jìn)給參數(shù)制定不合理或者缺乏變化容易產(chǎn)生折疊缺陷。（3）后續(xù)加工：無芯棒旋鍛后續(xù)存在漸開線花鍵冷擠壓成形，若毛坯材料-進(jìn)給參數(shù)之間匹配不合理，導(dǎo)致無芯棒旋鍛后硬度過高無法漸開線花鍵冷擠壓成形。2.1.2無芯棒旋鍛要求由等速萬向傳動中間旋鍛軸產(chǎn)品尺寸圖可知，對無芯棒旋鍛主要有尺寸要求、表面質(zhì)量要求以及強(qiáng)度要求。對于無芯棒旋鍛外表面受壓應(yīng)力成形質(zhì)量較好，外表面無公差尺寸要求。

上海理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8對旋鍛軸整體有靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要求，內(nèi)表面旋鍛受拉自然流動成形，外表面受壓。內(nèi)表面質(zhì)量影響旋鍛軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。無芯棒旋鍛要求內(nèi)表面不能出現(xiàn)折疊、裂紋等缺陷影響旋鍛軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。本論文研究的無芯棒旋鍛進(jìn)給參數(shù)變化是為了避免預(yù)防內(nèi)表面出現(xiàn)折疊、裂紋等缺陷影響旋鍛軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。2.2無芯棒旋鍛成形理論無芯棒旋鍛為模具對坯料進(jìn)行高頻鍛打，徑向進(jìn)給完成后通過多次周向進(jìn)給完成修圓效果。與含芯棒成形工藝不同，坯料內(nèi)壁沒有芯棒支持，模具多道次徑向鍛打，坯料沒有軸向運(yùn)動，通過采用整體式模具實(shí)現(xiàn)無芯棒旋鍛成形變截面變壁厚結(jié)構(gòu)。無芯棒軸段III結(jié)構(gòu)決定了模具的長度和弧面，根據(jù)弧面類型分為水平段，錐面段，凸圓過渡，凹圓過渡以及凸凹圓復(fù)合段。本文采用塑性成形中的主應(yīng)力法對軸段III不同部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析和平衡方程的求解并做以下假設(shè)和簡化：（a）材料均勻，各向同性且不可壓縮；（b）摩擦模型采用剪切摩擦模型；（c）忽略彈性變形和慣性力影響；（d）忽略模具之間間隙，簡化為軸對稱模型。（1）水平段以無芯棒旋鍛軸段III中間部分某一水平段如圖2-2所示，取微元體進(jìn)行受力分析如圖2-3所示。圖2-2水平段結(jié)構(gòu)2-3微元體受力分析σz為軸向應(yīng)力，單位：MPa；σr為徑向應(yīng)力，單位：MPa；pn為模具鍛壓面法向壓強(qiáng)，單位：MPa；σs為材料屈服強(qiáng)度，單位：MPa；Δl為分析段長度，單位：mm；D為水平段外徑，單位：mm；d為水平段內(nèi)徑，單位：mm；αi為第i組模具接觸圓弧所對應(yīng)的圓弧半角，單位：°；τf為切向應(yīng)力，單位：MPa，切向應(yīng)力表達(dá)式如下：

【參考文獻(xiàn)】：
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[2]身管徑向鍛造過程解析分析與數(shù)值模擬[D]. 王志剛.南京理工大學(xué) 2011



本文編號：3620902