黄铜齿环精密锻造成形及模具磨损研究

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锰黄铜(HMn34-2-2-1)具有较好耐磨性和较高的机械强度，被广泛的应用于汽车同步器齿环。但其锻造温度范围窄，加之，同步器齿环为薄壁类锻件，齿形圆角较小，锻件容易出现应力集中和材料损伤严重，且材料利用率不高等问题，因此，论文采用物理实验、有限元模拟和热锻成形工艺及模具磨损基础理论等，对铜质类齿环锻件的成形工艺和模具寿命等进行了研究。论文的主要工作如下：
　　①锰黄铜材料(HMn34-2-2-1)材料的热变形行为研究。利用日本生产的“热间锻造再现实验装置THERMECMASTOR-Z”热模拟试验机对该材料进行热压缩实验，获得了应力-应变曲线。通过分析该黄铜热变形流变行为，建立了其流变应力本构关系，同时，为其成形性能分析和数值模拟奠定了理论基础。
　　②黄铜齿环精锻模具设计。考虑温度引起的线性膨胀和弹性变形效应，设计了该齿环的热锻成形模具，确保了产品的成形精度。
　　③基于田口理论的黄铜齿环精锻参数优化。以飞边厚度作为衡量指标优化了坯料尺寸，提高了材料利用率。以等效应力、材料损伤和载荷为目标的多目标参数优化模型对工艺参数进行优化。针对模拟时出现的应力集中，材料损伤严重等问题，研究了压下速率，坯料初始温度和摩擦因子等单因素分别对它们的影响规律。为了减少这些缺陷的影响，基于田口理论进行了参数的优化，得到了最优的成形参数：坯料初始温度650℃，压下速率200mm/s，摩擦因子0.45。
　　④基于BP神经网络的黄铜齿环模具磨损预测和寿命预测。结合数值模拟，对经典的Archard磨损模型进行了修正；利用BP神经网络构建了模具型腔质点与磨损值得网络模型，实现了对模具型腔任一质点的快速预测；结合实际考虑了每次成形后的温度场，质点的法向压力场和切向滑移速度场对下一次成形造成的影响，通过数学拟合的方法得到了型腔磨损值与锻造次数的关系式，从而实现对模具寿命进行预测。
　　上述的研究工作能够为同类零件的锻造成形工艺及磨具磨损的研究提供参考，具有实际的工程意义。

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作者
王文浩;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名王梦寒;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类有色金属锻造;锻造模具;
关键词
黄铜齿环; 精密锻造; 成形工艺; 模具磨损; 流变应力; 数值模拟;

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