本文關(guān)鍵詞：基于楔橫軋制坯的中空氣門終鍛成形工藝研究

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【摘要】：中空氣門是氣門的一種特殊形式,目前主要有兩種生產(chǎn)方法：一種是電鐓／擠壓—模鍛—鉆孔法,即先采用電鐓或擠壓工藝成形出實心氣門,再進行深孔鉆加工,這種方法工序多,生產(chǎn)效率低,毛坯質(zhì)量不穩(wěn)定,且鉆頭磨損嚴重。一種是反擠壓-模鍛法,先根據(jù)氣門內(nèi)腔的形狀制作鋼芯作為上模,利用鋼芯和模具使用壓力機將坯料擠壓、模鍛成帶有內(nèi)腔的氣門產(chǎn)品,該方法成形的氣門內(nèi)腔受到鋼芯尺寸的限制,且擠壓力過大,模具磨損快,且生產(chǎn)投入大,在國內(nèi)難以推廣。楔橫軋-模鍛成形工藝是利用楔橫軋工藝對管坯進行軋制,成形出所需的中空氣門預(yù)成形毛坯,再經(jīng)過模鍛工藝成形出中空氣門產(chǎn)品的方法,具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、制造成本低,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的特點,能夠克服電鐓／擠壓一模鍛一鉆孔法和反擠壓-模鍛法存在的不足。本文將對中空氣門預(yù)成形毛坯的終鍛成形過程進行研究,分析不同預(yù)成形毛坯形狀尺寸對終鍛成形過程和終鍛件的影響,優(yōu)化預(yù)成形毛坯的形狀尺寸,具體內(nèi)容包括以下幾方面：1)楔橫軋預(yù)成形中空管坯的設(shè)計及其終鍛成形過程的基本成形規(guī)律。依據(jù)楔橫軋成形工藝的特點以及終鍛件的形狀尺寸要求,以中空氣門KT-483Q為研究對象,設(shè)計用于終鍛成形的中空氣門預(yù)成形毛坯進行數(shù)值模擬,對預(yù)成形毛坯的終鍛成形過程進行分析,包括金屬流動規(guī)律、等效應(yīng)力應(yīng)變、流動網(wǎng)格分布等,了解毛坯終鍛過程的成形機理。2)預(yù)成形毛坯終鍛成形過程的影響因素及終鍛成形過程可能產(chǎn)生的缺陷形式。以中空氣門KT-483Q為研究對象,運用DEFORM-2D/3D軟件對影響預(yù)成形毛坯終鍛成形過程及終鍛件的因素進行數(shù)值模擬,包括體積補償量、高徑比、毛坯尺寸偏差、過渡圓角半徑、凸模芯軸長度、摩擦系數(shù)等因素,并對模擬過程可能產(chǎn)生的缺陷形式進行分析。模擬結(jié)果表明：以上因素均會對預(yù)成形毛坯終鍛成形過程中的金屬流動規(guī)律、等效應(yīng)力應(yīng)變、溫度分布以及終鍛件質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響：體積補償量太少、毛坯尺寸偏差過大都可能造成模具型腔缺陷；體積補償量過多、高徑比過大則可能導致毛坯端部、過渡圓角處終鍛過程中產(chǎn)生折疊；而凸模芯軸長度不夠則無法保證終鍛件的內(nèi)腔形狀等。通過數(shù)值模擬結(jié)果的分析,獲得了滿足楔橫軋及模鍛成形工藝要求的預(yù)成形毛坯及其終鍛成形模具的設(shè)計原則。3)實例驗證。選擇其它型號的中空氣門,依據(jù)所獲得的設(shè)計原則設(shè)計出相應(yīng)的預(yù)成形毛坯和終鍛成形模具,對其終鍛成形過程進行數(shù)值模擬并對模擬結(jié)果進行分析,對所獲得的設(shè)計原則的準確性及可靠性進行驗證。本文對基于楔橫軋制坯的中空氣門的終鍛成形過程進行研究,確定滿足楔橫軋及模鍛成形工藝要求的中空氣門預(yù)成形毛坯及其終鍛成形模具的設(shè)計原則,為采用楔橫軋-模鍛成形工藝生產(chǎn)中空氣門提供理論基礎(chǔ),對中空氣門楔橫軋-模鍛成形工藝的推廣應(yīng)用具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：中空氣門 終鍛成形 楔橫軋-模鍛工藝 數(shù)值模擬 實例驗證
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG316
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題來源13
• 1.2 課題研究的背景和意義13-16
• 1.3 國內(nèi)外在氣門成形工藝方向的研究現(xiàn)狀與發(fā)展16-18
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 楔橫軋預(yù)成形中空氣門毛坯20-28
• 2.1 中空氣門毛坯的軋制成形20-25
• 2.1.1 中空氣門預(yù)成形毛坯軋制成形的可行性分析22-23
• 2.1.2 中空氣門預(yù)成形毛坯的設(shè)計23-25
• 2.2 中空氣門預(yù)成形軋制成形的問題25-27
• 2.2.1 尺寸精度25-26
• 2.2.2 端面傾斜度26
• 2.2.3 過渡圓角半徑26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 中空氣門毛坯終鍛成形過程的數(shù)值模擬28-57
• 3.1 終鍛成形過程數(shù)值模擬的有限元模型28-29
• 3.2 終鍛成形過程的數(shù)值模擬及分析29-35
• 3.2.1 終鍛成形過程的數(shù)值模擬29
• 3.2.2 毛坯終鍛成形過程的金屬流動分析29-31
• 3.2.3 毛坯終鍛成形過程的等效應(yīng)力分析31-32
• 3.2.4 毛坯終鍛成形過程的等效應(yīng)變分析32-33
• 3.2.5 毛坯終鍛成形過程的溫度變化分析33-34
• 3.2.6 毛坯終鍛成形過程的流動網(wǎng)格分析34-35
• 3.3 中空氣門預(yù)成形毛坯終鍛成形過程的影響因素分析35-53
• 3.3.1 毛坯端部尺寸36-39
• 3.3.2 毛坯端面傾斜度39-40
• 3.3.3 毛坯高徑比、相對厚度比40-42
• 3.3.4 毛坯端部尺寸偏差42-44
• 3.3.5 毛坯桿部尺寸偏差44-45
• 3.3.6 毛坯過渡圓角半徑45-47
• 3.3.7 凸模芯軸長度47-51
• 3.3.8 摩擦系數(shù)51-53
• 3.4 中空氣門終鍛成形過程中的缺陷形式53-55
• 3.4.1 模具型腔未能充滿53
• 3.4.2 毛坯折疊失穩(wěn)53-54
• 3.4.3 毛坯過渡圓角處聚料54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第四章 模擬結(jié)果的實驗與實例驗證57-70
• 4.1 實驗驗證57-59
• 4.1.1 實驗方案的設(shè)計57-58
• 4.1.2 實驗的基本設(shè)備工具58
• 4.1.3 楔橫軋-模鍛成形工藝可行性實驗結(jié)果分析58-59
• 4.2 實例驗證59-69
• 4.2.1 預(yù)成形毛坯的設(shè)計60-62
• 4.2.2 終鍛成形模具的設(shè)計62-64
• 4.2.3 模擬結(jié)果分析64-69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀學位期間發(fā)表論文及申請專利76-78
• 致謝78-79
• 附錄一79-87
• 附錄二8

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本文編號：1046112