万向节三销轴的闭塞挤压工艺与模具结构文献综述
2020-04-15 09:04
随着生活水平的提高，能源危机日趋严重,人们对环境质量将更加关注,而且由于汽车向轻量化[1] 、高速度、平稳性方向发展 ,对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了较高的要求，使得市场竞争日益加剧,促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展[1]。因此寻找一种操作简单，性能更好，绿色节能的精密成形方法，便成为世界各国的目标。
闭塞式锻造自1980年起得到加速开发，随后在汽车行业的生产中得到实用化[2]，并迅速发展成为一种新的精密锻造成形方法。闭塞锻造适于成形齿轮(如行星锥齿轮和螺旋锥齿轮等)、十字轴[3]、汽车转向节、星形套、管接头、阀体和航空发动机的叶盘等径向带枝芽(凸起)的复杂精密锻件。采用该工艺生产上述复杂精密锻件可以降低生产成本，提高材料利用率和产品品质。闭塞挤压属于闭塞锻造的一种，由于挤压易于生产截面形状复杂的产品，且可以消除产品内部缺陷，提高材料性能以及灵活性较好[2] [4] ，因此用挤压成形等工艺手段所生产的精化锻件在市场竞争中具有很大的优势，挤压工艺也成为了世界各国研究热点[5]。
从1797年，英格兰人 S．Bramah 设计了第一台铅挤压机，经过两百多年的发展，目前挤压成型已成为金属成型工艺中一个重要的分支，通过改变挤压出口的形状，可以获得类型多样的挤压制品，是应用广泛的金属成型工艺[6]。我国虽然在20世纪70年代初才在沈阳重型机器厂制造出国内第一台 125 MN 卧式双动水泵－蓄势器传动挤压机，但是在2013年全球约7000余台各种类型挤压机约其中有4000余台属于中国[7]。
近十年来,由于汽车，摩托车，航空等重点产业的快速发展，金属挤压技术也得到了快速发展。我国在金属挤压理论、挤压产品及模具开发、重型和超重型挤压设备的国产化、生产线建设和挤压产量等方面, 取得了举世瞩目的成就[4,8,9,10]，我国已成为挤压大国，但是并不是挤压强国，2016年在 VEN 数据库中，以检索式“/ic B21C23 or B21C25 ”进行检索，目前金属挤压成型领域的专利申请的数量为 27747 件。其中，日本在金属挤压领域的专利申请数量为3234 件，遥遥领先于其他国家；排在第二位的是中国，但专利申请数量仅为1924 件[6]。
本课题以万向节三销轴为例，通多对其形状、结构及材料成形性能的的分析，采用径向闭塞挤压的成形工艺方案，运用UG专业软件建立同尺寸模型，并依据模型确定模具结构，同时采用deform-3D建立挤压模型，运用控制变量法依次改变影响成形效果的工艺参数[4] ，最终得到万向节三销轴的闭塞挤压工艺以及模具设计方案，为专业化的生产提供指导。
{title}2. 研究的基本内容与方案
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2.1 基本内容
1) 三销轴锻件的成形工艺方案设计；
2) 以三销轴锻件的成形工艺方案为依托，建立其闭式挤锻成形过程有限元模型；
3) 计算挤锻成形过程中多物理场与金属流动规律，获得优选的工艺方案；
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