火車軸徑向鍛造機錘頭的有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、近年來,隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,我國的鐵路建設(shè)進入了快速的發(fā)展階段,連續(xù)6次鐵路運輸?shù)奶崴?對鐵路運輸車輛中行走機構(gòu)的主要零件的制造質(zhì)量、安全可靠性及重量等都提出了更高的要求。本文研究的車軸來源于行走機構(gòu)的主要零件,由于SX32型徑向鍛造機上鍛造RD2型車軸出現(xiàn)了許多的問題,比如鋼材消耗量較大、端部凹坑較大、表面質(zhì)量較差、生產(chǎn)效率較低等,而且徑向鍛造過程是典型的三維大變形問題--坯料通常邊旋轉(zhuǎn)邊作軸向送進,并且由于錘頭的高頻率鍛錘,這就

2、造成了理論分析的復(fù)雜性,即便采用FEM數(shù)值模擬,其計算量之大,在一定程度上也對相關(guān)問題的研究造成了影響。因此,該鍛造過程的報道國內(nèi)外鮮見,所以對現(xiàn)有車軸鍛造模具的優(yōu)化工作意義重大. 本文基于金屬塑性體積成形理論和有限元理論,對車軸成形的工藝過程進行計算機模擬仿真和試驗對比研究.對其優(yōu)化的模具進行了較為深入的論證,為生產(chǎn)實際提供了理論依據(jù). 本文采用材料熱力學(xué)試驗?zāi)M和計算機數(shù)值模擬相結(jié)合的現(xiàn)代集成研究方法,首先要確保計算

3、機模擬環(huán)境與實際生產(chǎn)環(huán)境的相同。由于DEFORM-3D軟件材料庫中沒有50鋼和25CrMo4的不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖,所以進行了兩種材料的熱模擬實驗,得出它們的本構(gòu)關(guān)系。其次在臥式精鍛機的設(shè)備環(huán)境下,應(yīng)用DEFORM-3D有限元軟件模擬鍛造實心軸的整個過程,并在毛坯成形過程中的材料流動模式和應(yīng)力應(yīng)變分布研究的基礎(chǔ)上,分析不同錘頭結(jié)構(gòu)對車軸成形的影響,從而獲得錘頭工作表面較好的形狀和尺寸。本文得出的結(jié)論是：(1)對于RD2型車軸使用有