楔横轧多台阶轴无料头精确成形理论研究
发布时间：2024-01-21 08:01
多台阶轴是交通运输工具传动系统中重要的承载件,工作时不仅承受扭矩作用,还要受到垂直力、侧向力、牵引力和制动力等作用,因此对产品的成形质量及力学性能要求较高。楔横轧成形多台阶轴类件容易出现端部凹心和微观组织不均匀,造成力学性能下降,材料利用率低。因此本文对楔横轧多台阶轴类件端部质量、微观组织均匀性开展研究,以提高楔横轧工艺的材料利用率及产品的力学性能。本文采用数值模拟与轧制实验相结合的研究方法,开展了工艺参数优化、成形机理、端部质量、微观组织均匀性四方面研究工作。以提高微观组织均匀和端部质量为目标,设计了楔横轧工艺参数的多目标优化正交试验,得到了各工艺参数对多台阶轴成形质量的影响主次关系;对楔横轧多台阶轴成形机理进行分析,得到的轧制过程中应力场、应变场的分布及心部损伤变化规律。根据成形过程中多台阶轴端部金属流动特点,本文突破传统平端坯料的限制,创新变锥角坯料进行多台阶轴轧制成形,得到了坯料参数对轧件端部质量的影响规律,在此基础上对基于变锥角坯料的多台阶轴成形过程温度场及微观组织变化规律进行了分析研究。最后对研究成果进行了轧制实验和金相实验验证,结果表明,使用变锥角坯料可以有效解决楔横轧多...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 楔横轧成形工艺概述
1.2 楔横轧成形工艺国内外研究与发展现状
1.3 楔横轧端部质量研究现状
1.3.1 楔横轧凹心成形机理研究
1.3.2 工艺参数对端部质量的影响的研究
1.3.3 改进成形工艺提高端部质量的研究
1.4 课题来源及研究内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 课题的研究意义
1.4.3 课题的研究内容
2 楔横轧力学模型及有限元模型
2.1 楔横轧变形金属的塑性流动动力学
2.1.1 楔横轧轧件受力模型
2.1.2 楔横轧过程中轴件金属切向流动速度特点
2.1.3 楔横轧过程中轴件端部金属轴向位移量
2.2 材料模型
2.2.1 本构方程
2.2.2 动态再结晶模型
2.3 有限元模型的建立
2.3.1 模型简化与假设
2.3.2 建立多台阶轴楔横轧有限元模拟模型
2.3.3 楔横轧连续成形多台阶轴过程
2.4 本章小结
3 基于正交试验的多台阶轴楔横轧最优工艺参数确定
3.1 模具设计原则及工艺参数的选择
3.1.1 模具设计原则及参数选取
3.1.2 研究对象
3.2 交互正交试验设计及衡量指标
3.2.1 凹心深度计算方法
3.2.2 微观组织均匀性
3.3 数据的处理与分析
3.3.1 数据处理
3.3.2 极差分析
3.3.3 最优工艺参数的确定
3.4 本章小结
4 基于平端坯料楔横轧多台阶轴成形机理研究
4.1 楔横轧多台阶轴成形过程中应力分析
4.1.1 第一楔楔入段应力分析
4.1.2 第一楔展宽段应力分析
4.1.3 第二楔展宽段应力分析
4.2 楔横轧多台阶轴成形过程中应变分析
4.2.1 第一楔入段应变分析
4.2.2 第一楔展宽段应变分析
4.2.3 第二楔展宽段应变分析
4.3 中心区域应力应变特征
4.3.1 中心区域应力跟踪
4.3.2 应变跟踪
4.3.3 损伤变化
4.4 本章小结
5 变锥角坯料对楔横轧台阶轴端部质量的影响规律研究
5.1 基于平端及变锥角坯料的多台阶轴端部成形机理
5.1.1 平端坯料成形多台阶轴端部凹心成形机理
5.1.2 变锥角坯料成形多台阶轴端部成形特点
5.2 变锥角坯料形状参数对多台阶轴端部质量的影响
5.2.1 锥体总长度对凹心深度的影响
5.2.2 第一锥体长度对凹心深度的影响
5.2.3 锥角对凹心深度的影响
5.2.4 坯料形状参数影响程度综合分析
5.3 本章小结
6 多台阶轴连续成形过程中温度场及微观组织分布与变化规律研究
6.1 多台阶轴研究对象的确定
6.2 温度场分布与变化规律
6.2.1 第一楔展宽段温度场
6.2.2 第二楔展宽段温度场
6.2.3 第三楔展宽段温度场
6.2.4 精整段温度场
6.2.5 轧件内部温度场变化规律
6.3 平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数分布与变化特征
6.3.1 第一展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.2 第二展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.3 第三展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.4 精整段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.5 轧件内部微观组织变化规律
6.4 本章小结
7 楔横轧多台阶轴轧制实验验证
7.1 实验设备与材料
7.1.1 实验设备
7.1.2 实验材料
7.2 实验方案与步骤
7.2.1 实验方案
7.2.2 实验步骤
7.3 有限元模拟结果与实验结果分析
7.3.1 多台阶轴轧制实验端部质量对比
7.3.2 成形精度与微观平均晶粒尺寸对比分析
7.4 本章小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
在校研究成果
致谢
本文编号：3881539
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 楔横轧成形工艺概述
1.2 楔横轧成形工艺国内外研究与发展现状
1.3 楔横轧端部质量研究现状
1.3.1 楔横轧凹心成形机理研究
1.3.2 工艺参数对端部质量的影响的研究
1.3.3 改进成形工艺提高端部质量的研究
1.4 课题来源及研究内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 课题的研究意义
1.4.3 课题的研究内容
2 楔横轧力学模型及有限元模型
2.1 楔横轧变形金属的塑性流动动力学
2.1.1 楔横轧轧件受力模型
2.1.2 楔横轧过程中轴件金属切向流动速度特点
2.1.3 楔横轧过程中轴件端部金属轴向位移量
2.2 材料模型
2.2.1 本构方程
2.2.2 动态再结晶模型
2.3 有限元模型的建立
2.3.1 模型简化与假设
2.3.2 建立多台阶轴楔横轧有限元模拟模型
2.3.3 楔横轧连续成形多台阶轴过程
2.4 本章小结
3 基于正交试验的多台阶轴楔横轧最优工艺参数确定
3.1 模具设计原则及工艺参数的选择
3.1.1 模具设计原则及参数选取
3.1.2 研究对象
3.2 交互正交试验设计及衡量指标
3.2.1 凹心深度计算方法
3.2.2 微观组织均匀性
3.3 数据的处理与分析
3.3.1 数据处理
3.3.2 极差分析
3.3.3 最优工艺参数的确定
3.4 本章小结
4 基于平端坯料楔横轧多台阶轴成形机理研究
4.1 楔横轧多台阶轴成形过程中应力分析
4.1.1 第一楔楔入段应力分析
4.1.2 第一楔展宽段应力分析
4.1.3 第二楔展宽段应力分析
4.2 楔横轧多台阶轴成形过程中应变分析
4.2.1 第一楔入段应变分析
4.2.2 第一楔展宽段应变分析
4.2.3 第二楔展宽段应变分析
4.3 中心区域应力应变特征
4.3.1 中心区域应力跟踪
4.3.2 应变跟踪
4.3.3 损伤变化
4.4 本章小结
5 变锥角坯料对楔横轧台阶轴端部质量的影响规律研究
5.1 基于平端及变锥角坯料的多台阶轴端部成形机理
5.1.1 平端坯料成形多台阶轴端部凹心成形机理
5.1.2 变锥角坯料成形多台阶轴端部成形特点
5.2 变锥角坯料形状参数对多台阶轴端部质量的影响
5.2.1 锥体总长度对凹心深度的影响
5.2.2 第一锥体长度对凹心深度的影响
5.2.3 锥角对凹心深度的影响
5.2.4 坯料形状参数影响程度综合分析
5.3 本章小结
6 多台阶轴连续成形过程中温度场及微观组织分布与变化规律研究
6.1 多台阶轴研究对象的确定
6.2 温度场分布与变化规律
6.2.1 第一楔展宽段温度场
6.2.2 第二楔展宽段温度场
6.2.3 第三楔展宽段温度场
6.2.4 精整段温度场
6.2.5 轧件内部温度场变化规律
6.3 平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数分布与变化特征
6.3.1 第一展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.2 第二展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.3 第三展宽段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.4 精整段平均晶粒尺寸与动态再结晶体积分数
6.3.5 轧件内部微观组织变化规律
6.4 本章小结
7 楔横轧多台阶轴轧制实验验证
7.1 实验设备与材料
7.1.1 实验设备
7.1.2 实验材料
7.2 实验方案与步骤
7.2.1 实验方案
7.2.2 实验步骤
7.3 有限元模拟结果与实验结果分析
7.3.1 多台阶轴轧制实验端部质量对比
7.3.2 成形精度与微观平均晶粒尺寸对比分析
7.4 本章小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
在校研究成果
致谢
本文编号：3881539
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