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大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机研制及其应用
论文：大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机研制及其应用
摘要：
本文基于全纤维高分子复合材料的特点和优势，针对大型曲轴的制造过程中所存在的缺陷和不足，研发出一种大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机。该试验机采用高强度复合材料和功能性金属材料相结合的新型制造工艺，具有精度高、性能稳定、操作简便等优点。通过该试验机的实验研究，可以有效预测大型曲轴的成形过程，提高生产效率，减少不良品数量，提高产品质量和可靠性，具有广阔的应用前景。
关键词：全纤维高分子复合材料、大型曲轴、镦锻成形、模拟试验机
Abstract:
Basedonthecharacteristicsandadvantagesoffull-fiberpolymercomposites,thispaperfocusesonthedefectsandshortcomingsinthemanufacturingprocessoflargecrankshafts,anddevelopsalargecrankshaftfull-fiberswagingandforgingsimulationtestmachine.Thetestmachineusesanewtypeofmanufacturingprocessthatcombineshigh-strengthcompositematerialswithfunctionalmetalmaterials.Ithastheadvantagesofhighprecision,stableperformance,andeasyoperation.Throughexperimentalresearchonthetestmachine,theformingprocessoflargecrankshaftscanbeeffectivelypredicted,productionefficiencycanbeimproved,thenumberofdefectiveproductscanbereduced,productqualityandreliabilitycanbeimproved,andithasbroadapplicationprospects.
Keywords:full-fiberpolymercompositematerial,largecrankshaft,swagingandforging,simulationtestmachine
一、绪论
随着科技的不断发展，机械工程技术也取得了飞跃式的发展。在各种机械设备中，大型曲轴是一个重要的部件，它是内燃机、柴油机等各类车、船、飞机的关键部件，对整个机械设备的可靠性和性能起着至关重要的作用。大型曲轴是通过一系列的工艺过程进行制造，如锻造、淬火、磨削、钝化等。其中，锻造技术是大型曲轴制造的关键技术之一，它不仅可以提高大型曲轴的强度和韧性，而且可以改善大型曲轴的疲劳性能。
传统的大型曲轴锻造技术采用的是金属锻造工艺，但是金属材料的密度、强度等物理特性限制了其发展空间。随着全纤维高分子复合材料的出现，完全改变了传统金属材料的制造方式，全纤维高分子复合材料具有比金属材料更高的强度、韧性、耐腐蚀性和耐磨性等优点，在大型曲轴的制造中应用广泛。然而，全纤维高分子复合材料的制造工艺复杂，需要高精度的模具和设备进行制造、加工和成形，针对大型曲轴的特殊性，需要研发一种适用于大型曲轴制造的全纤维镦锻成形模拟试验机，为大型曲轴的制造提供基础数据和研究方法，是当前机械工程学科中的研究热点和难点。
本文围绕大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机的研制及其应用展开阐述，主要包括试验机的结构设计、性能分析和应用前景，并对试验机在大型曲轴的制造过程中所具有的重要作用和影响进行探究，以期为大型曲轴的制造提供新的思路和方法。
二、试验机的结构设计和性能分析
2.1试验机的结构设计
大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机结构设计比较复杂，需要考虑多种因素，如试验机的制造材料、模具结构设计、试验机构造、操作功能等。在此基础上，本文设计了一个具有高强度、刚性和稳定性的试验机，具体结构如图1所示。
图1大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机结构
该试验机由机架、上辊、下辊、弯杆、伺服系统、控制系统等多个部分组成。其中，机架采用高强度复合材料制造，具有高强度、刚性和耐磨性等特点；上辊、下辊采用功能性金属材料制造，能够承受复杂的外力和高温高压的环境；弯杆经过优化设计，具有较好的抗扭强度和位移性质；伺服系统能够精准控制上辊和下辊的运动轨迹，达到高精度成形的目的；控制系统则能够实时检测试验参数、控制试验机运动和输出数据等。
2.2试验机的性能分析
大型曲轴全纤维镦锻成形模拟试验机具有多个性能优点，具体如下：
（1）高精度