基于楔橫軋制坯的中空氣門終鍛成形工藝研究.pdf

1、中空氣門是氣門的一種特殊形式，目前主要有兩種生產(chǎn)方法:一種是電鐓/擠壓—模鍛—鉆孔法，即先采用電鐓或擠壓工藝成形出實心氣門，再進行深孔鉆加工，這種方法工序多，生產(chǎn)效率低，毛坯質(zhì)量不穩(wěn)定，且鉆頭磨損嚴重。一種是反擠壓-模鍛法，先根據(jù)氣門內(nèi)腔的形狀制作鋼芯作為上模，利用鋼芯和模具使用壓力機將坯料擠壓、模鍛成帶有內(nèi)腔的氣門產(chǎn)品，該方法成形的氣門內(nèi)腔受到鋼芯尺寸的限制，且擠壓力過大，模具磨損快，且生產(chǎn)投入大，在國內(nèi)難以推廣。楔橫軋-模鍛成形工藝

2、是利用楔橫軋工藝對管坯進行軋制，成形出所需的中空氣門預成形毛坯，再經(jīng)過模鍛工藝成形出中空氣門產(chǎn)品的方法，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、制造成本低，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的特點，能夠克服電鐓/擠壓—模鍛—鉆孔法和反擠壓-模鍛法存在的不足。本文將對中空氣門預成形毛坯的終鍛成形過程進行研究，分析不同預成形毛坯形狀尺寸對終鍛成形過程和終鍛件的影響，優(yōu)化預成形毛坯的形狀尺寸，具體內(nèi)容包括以下幾方面:
　　1)楔橫軋預成形中空管坯的設計及其終鍛成形

3、過程的基本成形規(guī)律。依據(jù)楔橫軋成形工藝的特點以及終鍛件的形狀尺寸要求，以中空氣門KT-483Q為研究對象，設計用于終鍛成形的中空氣門預成形毛坯進行數(shù)值模擬，對預成形毛坯的終鍛成形過程進行分析，包括金屬流動規(guī)律、等效應力應變、流動網(wǎng)格分布等，了解毛坯終鍛過程的成形機理。
　　2)預成形毛坯終鍛成形過程的影響因素及終鍛成形過程可能產(chǎn)生的缺陷形式。以中空氣門KT-483Q為研究對象，運用DEFORM-2D/3D軟件對影響預成形毛坯終鍛成

4、形過程及終鍛件的因素進行數(shù)值模擬，包括體積補償量、高徑比、毛坯尺寸偏差、過渡圓角半徑、凸模芯軸長度、摩擦系數(shù)等因素，并對模擬過程可能產(chǎn)生的缺陷形式進行分析。模擬結果表明:以上因素均會對預成形毛坯終鍛成形過程中的金屬流動規(guī)律、等效應力應變、溫度分布以及終鍛件質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響:體積補償量太少、毛坯尺寸偏差過大都可能造成模具型腔缺陷;體積補償量過多、高徑比過大則可能導致毛坯端部、過渡圓角處終鍛過程中產(chǎn)生折疊;而凸模芯軸長度不夠則無法保證

5、終鍛件的內(nèi)腔形狀等。通過數(shù)值模擬結果的分析，獲得了滿足楔橫軋及模鍛成形工藝要求的預成形毛坯及其終鍛成形模具的設計原則。
　　3)實例驗證。選擇其它型號的中空氣門，依據(jù)所獲得的設計原則設計出相應的預成形毛坯和終鍛成形模具，對其終鍛成形過程進行數(shù)值模擬并對模擬結果進行分析，對所獲得的設計原則的準確性及可靠性進行驗證。
　　本文對基于楔橫軋制坯的中空氣門的終鍛成形過程進行研究，確定滿足楔橫軋及模鍛成形工藝要求的中空氣門預成形毛坯及