汽车曲轴精密模锻成形工艺优化研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要汽车发动机曲轴，是汽车工业中一种典型的复杂模锻件，其成形难度大，对成形工艺要求高。近年来，由于汽车的重载、高速和高可靠性的要求，对曲轴的性能要求也越来越高，因此如何改进曲轴的加工工艺以尽可能地提高曲轴的机械性能和寿命就显得尤为重要。曲轴类锻件锻造工艺复杂，其可行性、稳定性、成形质量(含充满与否、折叠、组织缺陷)、材料利用率以及如何降低载荷提高模具使用寿命等，都是在制订曲轴成形工艺过程中必须重点考虑的。本文对曲轴的精密模锻成形工艺和国内外研究现状作了简要介绍，选择平面四拐汽车曲轴作为典型件，详细介绍了CAD／CAE技术在汽车曲轴精

2、密模锻成形工艺优化中的应用。运用UG三维造型软件进行经验性设计，利用Deform3D软件对曲轴的成形过程进行数值模拟，全面分析了连皮参数以及阻力墙参数对曲轴精密模锻成形过程中的金属流动情况、模具型腔充填情况、锻件应力应变分布和模具载荷以及材料利用率的影响。通过模拟分析，优化了预锻件的连皮结构和尺寸、阻力墙参数，以及坯料尺寸，达到了优化工艺参数、优化曲轴模具结构、消除成形缺陷、提高材料利用率的目的。最后，通过实验的方法，对工艺方案和模具设计的合理性与科学性进行了验证，对模拟结果与实验情况进行对比分析，总结了课题研究的成功经验。本课题将曲轴精密模锻工艺、有限元理论

3、、数值模拟仿真技术及模具CAD技术相结合，达到了缩短产品开发周期、降低材料成本、提高模具寿命等目的。研究成果可直接用于指导生产，并为同类曲轴锻件的生产以及相关的模具设计提供了理论和实践依据。关键词：曲轴，精密模锻，刚粘塑性有限元法，数值模拟重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTheerankshaRofautomobileisonetypicaldieforgingpartwithcomplexstructure,whichisusuallyformedbyacomplicatedprocessunderthehi曲formingrequirement

4、．Inre,centyears，duetothedemandofhighperformanceofautomobile，such觞heavyload，hi曲speed,higllreliability,ete．，therequirementoferankshaR’Sperformancehasalsobeenupratedgreatly．Therefore,itisofgreatimportancetooptimizetheforgingprocesstoimprovethemechanicalperformanceofcrankshaft．Theforgin

5、gprocessofcrankshaftisverycomplicated，thefeasibility,stability,quali够offorming(includingfulfilling，wrinkleandstructuredefect)，materialyieldandmouldlifetime,etc．ar；callthekeyfiwtorsthatshouldbeconsideredwitllemphaSisduringtheforgingprocessdecision．Thispaperbrieflyintroducestheprecisi

6、ondieforgingprocessofcrankshaftandtheresearchstatusoftheforgingdevelopmenthomeandabroad,choosingtheQz3automobilecrankshaft勰atypicalforgingpart．introducestheapplicationofCAD／CAEtechnologyintheoptimizationofprecisiondieforgingforautomobileerankshaR．Bytheexperiencedesignwiththree-dimen

7、sionalmodelingsoftwareUGandthenumericalsimulationwithDefonIl3D，theinfluenceonthemetalflow，mouldfilling,stressandstraindistributionofforgingpart，dieload，andmaterialyieldfromtheparametersofwebandresistancewallareanalyzed．Throughthesimulationanalysis，thestructureandsizeofweb，theparamet

8、ersofresistancewall