某型號重卡前軸成形輥鍛、模鍛工藝數(shù)值模擬輔助設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、前軸零件左右對稱，但形狀比較復(fù)雜,截面起伏較大，特別是前軸彈簧板、工字梁部位具有窄而深的截面，是一種鍛造難度系數(shù)高的長軸類零件。作為重型卡車的保安件之一承受較大載荷，尤其是在重型卡車下坡急剎車時，前軸承受卡車總負荷的70％以上，對零件的強度和疲勞壽命有較高的要求。近十年來，我國高速公路的快速發(fā)展以及西部開發(fā)等基礎(chǔ)建設(shè)因素的影響，重型卡車的需求量大幅增長。從2002年中、重型載貨重卡年產(chǎn)量為41.7萬輛，到2009年時突破了400萬輛，重

2、卡前軸出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，重卡前軸制造能力的不夠已成為制約重卡產(chǎn)量增長的主要因素之一。
　　重卡前軸鍛造最為成熟的工藝是采用輥鍛出坯→整體模鍛，但該工藝對設(shè)備噸位要求高，萬噸設(shè)備大部分源自進口，投資巨大，且不便于維修。上個世紀90年代我國自主研發(fā)了精密成形輥鍛→局部模鍛的重卡前軸鍛造工藝，在輥鍛工序完成占前軸總長度60%-80%的工字梁部位的成形，大大降低了模鍛成形載荷，減少了模鍛設(shè)備的投資，是一種符合中國國情的、適于大批量生產(chǎn)

3、的前軸鍛造工藝。采用成形輥鍛工藝制造重卡前軸這樣的大型復(fù)雜零件，成形質(zhì)量的影響因素眾多(如前滑、不均勻變形、展寬、孔型結(jié)構(gòu))，現(xiàn)有的輥鍛理論無法準確的進行成形輥鍛工藝和模具設(shè)計，很大程度上依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗，往往造成設(shè)計結(jié)果與實際情況相差甚遠，需要進行工藝調(diào)試解決這種差異。但在工程應(yīng)用中遇到的一個共同的問題是前軸輥鍛模具的修改次數(shù)多，修改量較大，造成現(xiàn)場工藝調(diào)試時間長，一般需要三個月以上，并且普遍存在需要對前軸鍛件進行補焊和打磨來保證最

4、終的成形質(zhì)量。本文所研究的國外某型號前軸，對成形質(zhì)量要求較高，不允許補焊和打磨處理，某公司已經(jīng)耗費四年的時間進行成形輥鍛工藝調(diào)試，但一直存在較多的成形質(zhì)量問題不能解決，反復(fù)修改后的模具精度大幅下降，導(dǎo)致報廢。
　　本文針某公司在對美國某型號重卡前軸鍛件前期成形輥鍛、模鍛工藝調(diào)試過程中出現(xiàn)的系列問題上開展研究。基于調(diào)研前期大量工藝調(diào)試數(shù)據(jù)和有限元模擬軟件DEFORM，通過分析輥鍛機轉(zhuǎn)速、坯料溫度、模具表面摩擦系數(shù)對鍛件成形質(zhì)量的影響

5、，首次建立了精確和快速的前軸成形輥鍛、模鍛有限元分析模型，模擬結(jié)果與實際情況一致。對該前軸成形輥鍛、模鍛工藝的數(shù)值模擬仿真結(jié)果進行分析，找到前期工藝調(diào)試中鍛件缺陷產(chǎn)生的原因，并研究不同工藝參數(shù)對鍛件成形質(zhì)量的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，對成形輥鍛工藝進行優(yōu)化、對模具結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計并首次提出了側(cè)向輥壓的新型模具孔型結(jié)構(gòu)；然后在數(shù)值模擬層面上，實現(xiàn)了消除鍛件成形缺陷；生產(chǎn)試制結(jié)果表明，該方法大大提高成形輥鍛工藝與模具設(shè)計的準確度,采用優(yōu)化后的新