小型汽油发动机用高强度铝合金连杆的多向精密模锻技术的开发

摘要

在机车发动机中,连杆是至关重要的零件之一。精密锻造技术是小型汽油发动机连杆成形工艺的重要发展趋势,铝合金多向模锻近净成形技术涉及到材料性能、锻造加热规范、成形工艺、模具技术、成形设备与润滑、前后配套工序等多方面内容,综合技术集成性高,更是当前金属精密成形领域的前沿技术,也是国际上塑性加工技术关注的热点课题。　　本文对连杆的锻造成形工艺和国内外生产现状作了简要介绍,选择小型汽油发动机连杆作为典型件,详细介绍了在连杆模锻工艺CAD与数值模拟CAE两个领域的工作。　　由于较复杂形状的连杆体不是适合闭塞模锻的轴对称件,是异型件,我们为了大大提高材料的利用率,降低成形缺陷,提高良品率,在采用多向闭塞精密模锻时,其可行性、稳定性、成形质量(充满成形、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,都是在设计连杆体模具制订成形工艺所必须重点考虑的。本文在三维造型软件UG的CAD平台下进行了小型汽油发动机连杆体的工艺分析与模具设计,本项目研发的目的是实现连杆体的大批量生产,为此,第一道工序采用能高效制坯的楔横轧轧制制坯,接下来的预锻和终锻都采用多向闭塞模锻。作者对这三道工序的模具都进行了三维造型,对相应的工艺都利用Deform软件进行了数值模拟和工艺分析,并得到了一些结论,指出了在设计楔横轧模具时需注意的地方,还指出了终锻时成形方式的选择等内容;取得了一些成果,主要是设计出了专用多向模锻液压机的结构图,以及适合多向闭塞精密模锻连杆体的专用模具图等。　　通过本课题的研究,可以为采用楔形横轧成形方法成形高强度铝合金连杆类锻件提供成形工艺及模具设计关键参数,以及提高我国高强度铝合金连杆类锻件的整体技术水平、提高铝合金连杆类锻件的材料利用率与生产率,并最终大大降低铝合金连杆类锻件的综合生产成本。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的提出及意义

1.2 连杆模锻加工技术的现状及发展

1.3 本章小结

第二章 刚粘塑性有限元理论

2.1 有限元法概论

2.2 刚粘塑性基本假设

2.3 刚粘塑性基本方程

2.4 DEFORM软件简介

2.5 本章小结

第三章 楔横轧技术

3.1 楔横轧及其加工原理

3.2 楔横轧工艺主要技术参数

3.3 楔横轧技术在连杆生产中的应用

3.4 本章小结

第四章 连杆体楔横轧制坯、预锻和终锻工艺方案及模具设计

4.1锻件图设计

4.2 计算锻件的主要参数

4.4 终锻模膛的设计

4.5 终锻整套模具设计

4.6 绘制计算毛坯图

4.7 预锻模膛的设计

4.8 楔横扎模具设计

4.9模具各段设计

第五章 楔横轧轧制件的轧制模拟

5.1引言

5.2 楔横扎轧制模拟

5.3 本章小结

第六章 连杆体的预锻和终锻数值模拟及模拟结果分析

6.1杆部等截面的连杆体预锻模拟

6.2杆部等截面的连杆体终锻成形模拟：

6.3 杆部变截面的连杆体预锻模拟

6.4杆部变截面的连杆体终锻成形模拟：

6.5本章小结

第七章 液压机设计

7.1液压机本体结构

7.2液压缸

7.3 立柱的强度校核

7.4 本章小结

第八章 杆部等截面的连杆体试验验证

8.1引言

8.2 试验目的

8.3 试验材料与试样制备

8.4试验模具

8.5 试验设备与试验方法

8.6 试验结果与分析

8.7 本章小结

第九章 结论和展望

9.1 结论

9.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果