基于Simufact连杆衬套强力旋压仿真及工艺参数优化研究

摘要

连杆衬套是柴油机中重要的连接部件之一。装配时将衬套压入连杆小端，衬套与活塞销相连，避免活塞销与连杆小头直接接触磨损，延长了连杆的使用寿命。连杆衬套的早期磨损、冲蚀和烧蚀，会堵死油孔，引发事故。所以，其性能的好坏直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。 强力旋压是加工筒形件的有效方法，无切削加工、无材料损耗，经济效益十分显著。采用强力旋压工艺制备的连杆衬套，具有较好的机械性能，能够满足产品的设计要求，但强力旋压工艺参数较多，且各工艺参数之间存在交互影响。传统的工艺设计和调整是通过简单的公式和设计者的经验进行多次试制，虽然在一定程度上解决工艺参数的选取问题，但由于缺乏理论基础和科学计算，很难得到最佳工艺参数组合，浪费材料，而且生产效率低，生产周期长。过去的研究主要侧重于强力旋压对成形质量的影响及对工艺参数的优化，很少考虑各工艺参数之间的交互作用，事实上工艺参数之间的交互作用对连杆衬套成形质量的影响也是不可忽略的。 本文采用优化理论与数值模拟技术结合，利用Pro-E建立了错距旋压三维几何模型，基于 Simufact软件建立了连杆衬套错距旋压的有限元仿真模型。以连杆衬套为研究对象，首先采用单一轮换法，研究强力旋压主要工艺参数：减薄率、进给比、主轴转速、首轮压下量和轴向错距，对连杆衬套旋压成形过程中的隆起系数和旋压后尺寸精度的评价指标：壁厚差和内径精度的影响规律；通过部分析因式法，考虑两两因子的交互作用，研究工艺参数及其交互作用对连杆衬套壁厚差和内径精度的影响程度，并筛选出其中重要的交互影响；最后采用考虑交互作用的正交试验，进行了不同参数组合条件下的连杆衬套错距旋压数值仿真试验，获得16试验数据；采用灰色关联度法，计算其壁厚差和内径精度的灰色关联系数、灰色关联度以及平均灰色关联度，得出各工艺参数及其交互作用对连杆衬套的尺寸精度影响的显著程度；通过灰色关联度分析，得到多目标优化的连杆衬套错距旋压工艺参数最优组合。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2强力旋压技术的发展

1.3强力旋压技术的工艺分类及旋压机理

1.4旋压技术国内外研究现状

1.5课题的主要研究内容

2 连杆衬套错距旋压数值模拟技术研究

2.1 连杆衬套错距旋压有限元理论基础

2.2连杆衬套错距旋压有限元模型的建立

2.3 本章小结

3强力旋压主要工艺参数对成形过程和旋后尺寸精度的影响

3.1错距旋压工艺参数

3.2隆起系数和尺寸精度的评价指标及测量方法

3.3减薄率对隆起系数和尺寸精度的影响规律

3.4进给比对隆起系数和尺寸精度的影响规律

3.5主轴转速对隆起系数和尺寸精度的影响规律

3.6首轮压下量对隆起系数和尺寸精度的影响规律

3.7轴向错距对隆起系数和尺寸精度的影响规律

3.8本章小结

4错距旋压工艺参数之间的交互影响

4.1部分析因式

4.2部分析因式试验

4.3错距旋压工艺参数对壁厚差的交互影响

4.4错距旋压工艺参数对内径精度的交互影响

4.5本章小结

5错距旋压工艺参数及其交互作用对旋压质量的影响

5.1正交试验设计

5.2考虑交互作用的正交试验设计

5.3利用灰色关联度对尺寸精度进行多目标优化

5.4验证试验

5.5本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢