偏心螺栓多工步冷鍛過程數(shù)值仿真研究.pdf

1、偏心螺栓作為一種汽車緊固件，有調(diào)節(jié)輪胎傾角保持汽車平衡行駛的作用。在制作工藝上，偏心螺栓一般采用冷鍛的方法進行鍛造，又其形狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜特點，以及材料的硬性考慮，需要多工步鍛造成形，即鍛造出多個預(yù)成形，但是經(jīng)過一系列的鍛造過程有可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，如金屬流動性差，斷裂、表面高溫氧化，潤滑失效等，因此，冷鍛工藝設(shè)計和鍛造過程中的溫度對偏心螺栓的成形質(zhì)量起決定作用。
　　為了使一規(guī)格的AISI4140鋼偏心螺栓的鍛造精度達到預(yù)期的

2、效果，對其冷鍛工藝進行了設(shè)計，冷鍛加工過程總共分為五個工步，并利用剛塑性有限元法對該偏心螺栓的整個鍛造過程進行了數(shù)值仿真，仿真數(shù)據(jù)提供了偏心螺栓的成形規(guī)律，進而也給模具的重新設(shè)計提供了依據(jù)，最后，通過仿真件與實驗樣件的比較，證明了此工藝設(shè)計方法的正確性。
　　然后，還利用熱力耦合有限元方法計算了該偏心螺栓在多工步冷鍛造過程中的實際溫度情況。首先根據(jù)工廠的實測數(shù)據(jù)確定了該仿真材料的機械能轉(zhuǎn)化熱能的系數(shù)，在此基礎(chǔ)上對整個冷鍛過程的溫度

3、場做了仿真預(yù)測，同時還分析了沖頭速度對實際溫度、載荷的影響，最后，通過溫度測試實驗證明了基于熱力耦合有限元法的數(shù)值仿真結(jié)果的計算精度。
　　通過數(shù)值仿真和實驗得出了以下結(jié)論：
　　1.各工步工藝設(shè)計時，應(yīng)保證金屬流線呈弧狀地朝著偏心方向流動。
　　2.通過確定材料的機械能轉(zhuǎn)化熱能的系數(shù)，精確地計算得到了該偏心螺栓在多工步冷鍛過程中的溫度分布。
　　3.在一定的沖壓速度范圍內(nèi)，鍛件的溫度隨沖頭的速度呈線性增加，載荷