某曲軸制坯輥鍛工藝設(shè)計及數(shù)值模擬優(yōu)化.pdf

1、曲軸作為發(fā)動機中承受載荷和傳動的關(guān)鍵部件之一，是發(fā)動機（缸蓋、凸輪軸、連桿、曲軸、機體）五大件中很難保證加工精確的重要零件。曲軸的形狀造型、工作原理非常復(fù)雜，很大程度上影響著發(fā)動機性能的開發(fā)和生產(chǎn)制造。曲軸的工作環(huán)境十分惡劣，在高速的往復(fù)循環(huán)運轉(zhuǎn)中承受著交變應(yīng)力、力矩及變形力的作用。如果曲軸機械性能不達(dá)標(biāo)而遭到了破壞，將會帶來巨大的損失。所以曲軸的抗拉強度、表面強度、耐磨性、熱處理、動平衡等性能指標(biāo)要求就提出了更高的要求。曲軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)

2、雜，本文中采用新型的制坯輥鍛工藝對曲軸成形過程進(jìn)行研究，設(shè)計優(yōu)化輥鍛模具，并最終達(dá)到提高材料利用率的目的。
　　本文針對某曲軸的制坯輥鍛工藝進(jìn)行研究，根據(jù)該曲軸三維結(jié)構(gòu)圖計算出輥鍛件的計算毛坯圖，研究輥鍛工藝和分析曲軸的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行設(shè)計并優(yōu)化輥鍛件的毛坯圖，應(yīng)用模鍛成形數(shù)值模擬模型驗證輥鍛件毛坯圖的可行性。依據(jù)優(yōu)化得到的鍛件尺寸進(jìn)行輥鍛件圖的設(shè)計，結(jié)合鍛件圖進(jìn)行尺寸坯料選擇，確定曲軸的原始毛坯尺寸為φ125mm×540mm。在輥鍛

3、模具設(shè)計中，確定的輥鍛道次為2道次；確定的制坯輥鍛型槽系為：圓—橢圓—圓。輥鍛模具設(shè)計完成后，對制坯輥鍛工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化分析。制坯輥鍛工藝的模擬中，應(yīng)用控制變量法，要達(dá)到滿足條件的鍛件長度和最小成形載荷力的兩個條件下，最優(yōu)的模擬參數(shù)是：坯料的初始溫度t=1180℃、摩擦因子μ=0.8、輥鍛機轉(zhuǎn)速α=2rad/s。輥鍛制坯道次匹配過程中，第一道次中坯料夾持端端部的最優(yōu)坐標(biāo)是（﹣110，0，0），第二道次中坯料夾持端端部的最優(yōu)坐標(biāo)是（﹣13

4、0，0，0），在這種情況下不會出現(xiàn)“小耳朵”缺陷。基于正交試驗表優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)參數(shù)，影響模具壽命的參數(shù)中，各因素從主到次的順序是：入模圓角、過渡斜度、過渡圓角。要使模具的最大磨損量達(dá)到最小的最優(yōu)尺寸組合是入模圓角為20mm，過渡圓角為25mm，過渡斜度為40°，這種情況下，模具的最大磨損量為0.739μm。
　　本文為了驗證有制坯輥鍛工藝的模鍛成形和無制坯輥鍛工藝的模鍛成形的優(yōu)劣，從原始坯料、成形載荷、飛邊鋪展、金屬流線四個方面進(jìn)行