重卡花键毂镦锻成形数值模拟及工艺优化研究

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1、学校代码10459学号或申请号201512192442密级硕士学位论文重卡花键毂镦锻成形数值模拟及工艺优化研究作者姓名：钱长友导师姓名：赵红亮教授学科门类：工学专业名称：材料加工工程培养院系：材料科学与工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheSimulationofUpsettingProcessandOptimizationofTechnologyofSplineHubofHeavy

2、TruckByChangyouQianSupervisor:HongliangZhaoMaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsScienceandEngineeringMay2018学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学

3、位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月

4、日摘要摘要花键毂又称作滑动套，是重型卡车传动轴总成中连接万向节叉和轴叉的重要零部件，承受着复杂的交变应力，其质量优劣直接影响汽车行驶安全性。花键毂传统闭式镦锻工艺成形质量差、模具寿命低，难以满足重卡市场的发展需求。本文主要从花键毂的模具优化设计、成形数值模拟、工艺参数影响及优化方面对花键毂的镦锻工艺进行了研究。本文通过对花键毂镦锻工艺进行分析，提出了三种开式镦锻模具的成形方案。通过Creo软件建立了花键毂开式镦锻的三维模型，采用有限元模拟仿真技术，分别对其中两种可分式凹模结构的模具方案进行有限元模拟，获得了成

5、形过程中的等效应力、等效应变、锻件损伤和成形载荷等重要参数，并对比分析了两种可分式凹模结构的优缺点，确定了分模面距离前端面5mm位置的可分式凹模镶块模具结构。在确定模具结构的基础上，为降低锻件成形载荷，获得较好的成形质量，在模拟过程中依次改变各工艺参数，分析研究了不同工艺参数对成形质量的影响规律：随着坯料初始温度的升高，锻件成形载荷明显降低，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值先减小后增大，但等效应力分布越均匀，变形均匀性增强；且坯料初始温度在1200℃时，锻件端部出现折叠现象；随着模具预热温度的升高，锻件

6、成形载荷变化不明显，但成形载荷最大值逐渐降低，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值逐渐减小；随着摩擦系数的增大，成形载荷在镦锻后期明显变化且最大值逐渐增大，锻件等效应力、等效应变和锻件损伤最大值均逐渐增大。通过正交试验极差分析得到各工艺参数对锻件损伤的影响程度依次是摩擦系数、坯料初始温度和模具预热温度；对锻件成形载荷的影响程度依次是坯料初始温度、摩擦系数和模具预热温度；对多目标进行线性加权分析，得到了成形质量较好的工艺参数组合。最后，对最佳模具结构和最优工艺参数组合进行生产验证，结果表明：分模面距离前端面5

7、mm位置的可分式凹模镶块模具结构能够有效解决花键毂传统镦锻工艺中存在的问题，最优工艺参数试验结果与模拟结果基本吻合，验证了模拟结果的准确性。工艺优化后的花键毂锻态晶粒明显细化，且提高了模具的使用寿命。I摘要本文将有限元模拟技术和正交试验法应用于花键毂的镦锻工艺优化过程，优化设计出花键毂终锻模具结构和成形工艺参数，改善了锻件成形质量，提高了模具寿命。本文的研究成果对花键毂实际镦锻成形工艺提供了理论指导，并为相似锻件的镦锻成形工艺及优化提供了理论指导和依据。关键词：花键毂开式镦锻工艺成形质量有限元模拟正交试验II

8、AbstractAbstractThesplinehub,alsoknownasslidingsleeve,isanimportantpartofthedriveshaftassemblyofheavytruck,whichisconnectedwiththeuniversaljointforkandshaftfork.Itbearscomplexalternatingstress,anditsqu