某曲軸制坯輥鍛工藝設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬優(yōu)化.pdf

1、曲軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)中承受載荷和傳動(dòng)的關(guān)鍵部件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)（缸蓋、凸輪軸、連桿、曲軸、機(jī)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(dòng)機(jī)性能的開(kāi)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(yùn)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(jī)械性能不達(dá)標(biāo)而遭到了破壞，將會(huì)帶來(lái)巨大的損失。所以曲軸的抗拉強(qiáng)度、表面強(qiáng)度、耐磨性、熱處理、動(dòng)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(duì)曲軸成形過(guò)程進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)算出輥鍛件的計(jì)算毛坯圖，研究輥鍛工藝和分析曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(yàn)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(jì)，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(jì)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(jì)完成后，對(duì)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(zhǎng)度和最小成形載荷力的兩個(gè)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(jī)轉(zhuǎn)速α=2rad/s。輥鍛制坯道次匹配過(guò)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(huì)出現(xiàn)“小耳朵”缺陷。基于正交試驗(yàn)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(guò)渡斜度、過(guò)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(guò)渡圓角為25mm，過(guò)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(yàn)證有制坯輥鍛工藝的模鍛成形和無(wú)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(gè)方面進(jìn)行