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(shí)心氣門，再進(jìn)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(yán)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(jī)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(jìn)行軋制，成形出所需的中空氣門預(yù)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，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(yù)成形毛坯的終鍛成形過程進(jìn)行研究，分析不同預(yù)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(yù)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(yù)成形中空管坯的設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shè)計(jì)用于終鍛成形的中空氣門預(yù)成形毛坯進(jìn)行數(shù)值模擬，對預(yù)成形毛坯的終鍛成形過程進(jìn)行分析，包括金屬流動(dòng)規(guī)律、等效應(yīng)力應(yīng)變、流動(dòng)網(wǎng)格分布等，了解毛坯終鍛過程的成形機(jī)理。
　　2)預(yù)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(yùn)用DEFORM-2D/3D軟件對影響預(yù)成形毛坯終鍛成

4、形過程及終鍛件的因素進(jìn)行數(shù)值模擬，包括體積補(bǔ)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(jìn)行分析。模擬結(jié)果表明:以上因素均會對預(yù)成形毛坯終鍛成形過程中的金屬流動(dòng)規(guī)律、等效應(yīng)力應(yīng)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(bǔ)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(bǔ)償量過多、高徑比過大則可能導(dǎo)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(jié)果的分析，獲得了滿足楔橫軋及模鍛成形工藝要求的預(yù)成形毛坯及其終鍛成形模具的設(shè)計(jì)原則。
　　3)實(shí)例驗(yàn)證。選擇其它型號的中空氣門，依據(jù)所獲得的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)出相應(yīng)的預(yù)成形毛坯和終鍛成形模具，對其終鍛成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬并對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，對所獲得的設(shè)計(jì)原則的準(zhǔn)確性及可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本文對基于楔橫軋制坯的中空氣門的終鍛成形過程進(jìn)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(yù)成形毛坯及