輥鍛模具參數(shù)化設計及鍛造工藝優(yōu)化研究.pdf

1、輥鍛是近幾十年將縱向軋制引入鍛造行業(yè)并經過不斷發(fā)展而形成的一種新工藝，該工藝的生產效率及材料利用率高、輥鍛件的質量好，并且設備的資金投入小。隨著我國大力發(fā)展制造行業(yè)內的各種先進制造技術，輥鍛技術的使用也隨之普及起來。但因在輥鍛過程中，坯料的變形較為復雜，模具設計及計算較為繁瑣，導致模具的設計周期較長，并且現(xiàn)場需要反復試模和修模，極大地限制了該工藝的應用。隨著計算機技術和有限元理論的快速發(fā)展，開發(fā)輥鍛專用的CAD集成系統(tǒng)以提高模具設計的效

2、率和準確率，運用數(shù)值模擬軟件預測并控制輥鍛件質量，以及輥鍛過程中的變形機理的研究，已逐步成為工程應用人員在制造業(yè)方向研究的戰(zhàn)略之一。
　　本課題依據某型號汽車前軸的工程圖紙，在輥鍛件及輥鍛模具的設計過程中，分析各個截面及截面間的空間位置關系，并對輥鍛件各個截面的尺寸和截面間距離，輥鍛模具的各截面間角度進行參數(shù)化設計。利用UG NX軟件強大的三維建模命令生成各道次輥鍛件和輥鍛模實體造型，綜合運用UG NX表達式法及UG NX二次開發(fā)

3、工具UG/Open API、UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler和Visual C++6.0語言編程軟件，開發(fā)汽車前軸輥鍛模具三維參數(shù)化設計系統(tǒng)。然后采用DEFORM三維有限元數(shù)值模擬軟件，結合該輥鍛CAD系統(tǒng)創(chuàng)建輥鍛數(shù)值模擬模型，并依據剛塑性有限元法的基本原理和方法，完成各道次輥鍛件在輥鍛過程中的三維數(shù)值模擬及仿真，研究輥鍛件在三維變形狀態(tài)下的金屬流動規(guī)律、應力應變場、各個方向的成形載荷、輥鍛力矩及溫

4、度場的變化規(guī)律。最后采用正交試驗優(yōu)化設計方法，對前軸制坯輥鍛模具彈簧座截面的圓角值、輥鍛模具角速度、摩擦因子及坯料初始溫度的四因素、三水平問題，進行前軸制坯輥鍛模具結構及工藝優(yōu)化研究，分析在前軸輥鍛成形過程中最大成形載荷的影響規(guī)律。
　　通過本課題的研究，設計者運用輥鍛模具三維參數(shù)化設計系統(tǒng)能夠快速而且簡便的設計出輥鍛模具的三維數(shù)字模型，前軸輥鍛模具的設計效率和準確率也隨之提高；同時，運用數(shù)值模擬軟件，對前軸坯料的輥鍛成形進行模擬