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星形套终锻成形数值模拟及优化

刘凡

  星形套是轿车传动系统中的重要零件之一,其机械性能和外形结构要求非常严格,尺寸精度要求高。星形套闭式冷锻成形过程中,坯料的尺寸和工艺参数的选择对星形套的精度和模具的使用寿命有很大影响,因此优化星形套的坯料尺寸和成形工艺,对实际生产有一定的指导意义。 本文概括了国内外冷锻技术的发展现状,介绍了刚塑形有限元法的基本理论以及DEFORM软件。利用DEFORM-3D软件对星形套终锻成形的过程进行数值模拟,对方案一(直接锻造出星形套的上下台阶)和方案二(不直接锻造出星形套的上下台阶)作了比较分析,并优化了星形套终锻成形的坯料尺寸和工艺参数。本论文的主要工作及取得的成果归纳如下: 1.在同一工艺参数下,对方案一和方案二作了对比分析,采用方案一时凹模的最大等效应力为2037MPa,大于模具的屈服强度1846MPa。采用方案二时凹模的最大等效应力为1693MPa,小于模具的屈服强度。得到采用方案二比采用方案一要好,采用方案二时凹模的最大等效应力较小。 2.在坯料体积的优化中,满足充满型腔的坯料的最小体积V=3665.9mm3。在坯料尺寸的优化中,综合考虑成形时凹模的等效应力和总能量消耗,得到坯料的外径D=56.2mm,内径d=20.5mm,高h=35.5mm,球道直径Φ=17.3mm为坯料的最优尺寸。 3.在研究成形工艺与工件温度、成形工艺与模具温度的关系中,在相同冲头速度下,摩擦系数越大,工件和模具的温度越高;在相同摩擦系数下,冲头速度越大,工件温度越高,而模具温度越低。 4.在工艺参数的优化中,摩擦系数为0.05,冲头速度为10mm/s是星形套终锻成形的最佳工艺参数。……   
[关键词]:星形套;有限元模拟;等效应力;工艺优化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2011年