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大型船用曲轴曲拐的挤压工艺研究

曹峰华

  曲轴类锻件是最复杂的锻件之一,船用曲轴是船用柴油机的重要部件,大型船用组合式曲轴的曲拐则是组成船用曲轴的关键零件。在工作中曲拐受力情况复杂,在保证质量前提下,减少机械加工余量是大型船用曲轴曲拐锻造生产中十分重要的课题。 以减少加工余量,提高材料利用率为出发点,本文提出了一种船用曲轴曲拐的挤压成形方案,并设计了相关的坯料与模具,利用有限元数值模拟仿真软件DEFORM-3D,对船用曲轴曲拐的挤压过程进行了三维刚塑性热力耦合数值模拟。本文中分析了成形力、温度场、等效应变、金属流动的变化规律。 采用单因素轮换法,分析了模具参数及工艺参数对成形力的影响规律,并在尽可能减小成形力的条件下给出了相关参数值。在满足挤压过程中最高温度值不能太大及终端曲臂温度分布均匀的前提下分析了不同挤压速度对温度场分布的影响规律,得出了合理的速度取值范围。研究了摩擦系数对曲拐臂弦高差及弧弦高度的影响规律并对端部形状进行了预测。对挤压模具的应力场进行分析,找出了应力集中区域,并分析了不同挤压筒型腔内圆角半径对挤压筒应力的影响规律,确定了合理的半径取值。 最后对容易失效的模具进行了强度校核,结果表明本文设计的新工艺是合理可行的。文中相关问题的研究对大型船用曲轴曲拐的锻造技术的发展有重要意义。……   
[关键词]:大型船用曲轴;曲拐;挤压成形;数值模拟;模具应力
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:燕山大学2011年