火車軸徑向鍛造機(jī)錘頭的有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)的鐵路建設(shè)進(jìn)入了快速的發(fā)展階段,連續(xù)6次鐵路運(yùn)輸?shù)奶崴?對(duì)鐵路運(yùn)輸車輛中行走機(jī)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(lái)源于行走機(jī)構(gòu)的主要零件,由于SX32型徑向鍛造機(jī)上鍛造RD2型車軸出現(xiàn)了許多的問(wèn)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(guò)程是典型的三維大變形問(wèn)題--坯料通常邊旋轉(zhuǎn)邊作軸向送進(jìn),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(jì)算量之大,在一定程度上也對(duì)相關(guān)問(wèn)題的研究造成了影響。因此,該鍛造過(guò)程的報(bào)道國(guó)內(nèi)外鮮見(jiàn),所以對(duì)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(duì)車軸成形的工藝過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真和試驗(yàn)對(duì)比研究.對(duì)其優(yōu)化的模具進(jìn)行了較為深入的論證,為生產(chǎn)實(shí)際提供了理論依據(jù). 本文采用材料熱力學(xué)試驗(yàn)?zāi)M和計(jì)算機(jī)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(jì)算

3、機(jī)模擬環(huán)境與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的相同。由于DEFORM-3D軟件材料庫(kù)中沒(méi)有50鋼和25CrMo4的不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖,所以進(jìn)行了兩種材料的熱模擬實(shí)驗(yàn),得出它們的本構(gòu)關(guān)系。其次在臥式精鍛機(jī)的設(shè)備環(huán)境下,應(yīng)用DEFORM-3D有限元軟件模擬鍛造實(shí)心軸的整個(gè)過(guò)程,并在毛坯成形過(guò)程中的材料流動(dòng)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(duì)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(duì)于RD2型車軸使用有