轴箱体成型数值模拟及其模具设计

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1、国内图书分类号：TG316.3密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文轴箱体成型数值模拟及其模具设计年级二〇一五级.姓名金维栋.申请学位级别工学硕士.专业机械工程.指导老师权高峰教授.二〇一八年五月ClassifiedIndex:TG146.2U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAxleboxmoldingnumericalsimulationandmolddesignGrade:Postgraduate2015Candidate:WeidongJinAcademicDegreeAppliedfor:

2、MasterDegreeSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:ProfessorGaofengQuanMay.2018摘要变形镁合金由于其重量轻、比强高、阻尼性好等优点，广泛应用在新型的工业环境以及现代交通运输装备业中。同时，镁合金也伴随着成型温度范围窄、应变速率敏感等缺点，使其只能生产加工结构较为简单的零件。超塑性成型作为一种先进的塑性成型方式，可以对复杂的零件进行一次性成型，这对缩短产品生产周期、减小传统机加量、节约成本提供一种可行的方法。在本文中对复杂的车辆零部件轴箱体，提出超塑性模锻成型工艺，并选用课题组设计成分的AZ80

3、M镁合金作为轴箱体材料，对成型工艺和模具成型过程中的服役状态进行了研究。主要研究工作如下：对锻造态AZ80M镁合金进行了等温热压缩实验研究，在温度300℃~400℃、速-4-1-2-1率1×10s~1×10s的条件下，得到相应的流变应力曲线，通过线性回归的方法得到锻压态镁合金AZ80M高温压缩下的本构方程。利用热压缩实验获得的数据研究了动态再结晶发生的临界条件，并建立动态再结晶临界应变模型和动态再结晶体积百分数模型，通过实验验证AZ80M镁合金在锻压下的动态再结晶现象。根据实验数据求得本构方程，并导入DEFORM-3D模拟仿真软件中，通过改变应变速率、应变温度、摩擦系数等参数，

4、对比其成型结果得到一个最佳的工艺参数。通过仿真可以看出成型载荷与变形温度、变形速率有关，当变形速率低、变形温度高时所需的载荷就相对低。根据轴箱体的结构特征，设计相应的锻件，并根据锻件设计了成型模具，模具分两套设计，主要是对第二套模具进行应力和服役条件分析。通过对整个过程的模拟，将材料的动态参数反馈到模具上，通过对模具所受等效应力应变的分析得到模具最易发生破坏的位置，为后期优化模具结构提供指导。通过DEFORM-3D软件平台对热压缩过程中材料发生的动态再结晶现象进行了模拟计算，通过研究表明：变形的不均匀会导致动态再结晶百分数和晶粒尺寸的不均匀，试样心部位置发生的动态再结晶要更完全

5、而且晶粒尺寸更小。关键词：AZ80M镁合金；轴箱体；本构模型；数值模拟西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractMagnesiumalloyshasbeenwidelyusedinnewindustrialenvironmentsandmoderntransportationequipmentbecauseoftheiradvantagessuchaslightweight,highstrength,andgooddamping.However,magnesiumalloysarealsoaccompaniedbyshortcomingssuchasnarrowmo

6、ldingtemperaturerangeandsensitivestrainrate,whichcanonlyproducepartswithsimpleprocessingstructures.Superplasticformingcanperformtheone-timemoldingofcomplexparts.Thisprovidesafeasiblemethodforshorteningtheproductioncycle,reducingthetraditionalmachining,andsavingthecost.Inthispaper,thesuperpla

7、sticforgingformingprocessisproposedforthecomplexaxleboxofvehiclecomponents.AZ80Mmagnesiumalloyoftheresearchgroupdesigncompon-entisselectedastheaxleboxmaterial.Themoldingprocessandservicestateofthemoldinthemoldingprocesswerestudied.Themainworkasfoll