輥鍛模具參數(shù)化設(shè)計(jì)及鍛造工藝優(yōu)化研究.pdf

1、輥鍛是近幾十年將縱向軋制引入鍛造行業(yè)并經(jīng)過不斷發(fā)展而形成的一種新工藝，該工藝的生產(chǎn)效率及材料利用率高、輥鍛件的質(zhì)量好，并且設(shè)備的資金投入小。隨著我國(guó)大力發(fā)展制造行業(yè)內(nèi)的各種先進(jìn)制造技術(shù)，輥鍛技術(shù)的使用也隨之普及起來。但因在輥鍛過程中，坯料的變形較為復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)及計(jì)算較為繁瑣，導(dǎo)致模具的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，并且現(xiàn)場(chǎng)需要反復(fù)試模和修模，極大地限制了該工藝的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元理論的快速發(fā)展，開發(fā)輥鍛專用的CAD集成系統(tǒng)以提高模具設(shè)計(jì)的效

2、率和準(zhǔn)確率，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件預(yù)測(cè)并控制輥鍛件質(zhì)量，以及輥鍛過程中的變形機(jī)理的研究，已逐步成為工程應(yīng)用人員在制造業(yè)方向研究的戰(zhàn)略之一。
　　本課題依據(jù)某型號(hào)汽車前軸的工程圖紙，在輥鍛件及輥鍛模具的設(shè)計(jì)過程中，分析各個(gè)截面及截面間的空間位置關(guān)系，并對(duì)輥鍛件各個(gè)截面的尺寸和截面間距離，輥鍛模具的各截面間角度進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。利用UG NX軟件強(qiáng)大的三維建模命令生成各道次輥鍛件和輥鍛模實(shí)體造型，綜合運(yùn)用UG NX表達(dá)式法及UG NX二次開發(fā)

3、工具UG/Open API、UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler和Visual C++6.0語言編程軟件，開發(fā)汽車前軸輥鍛模具三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。然后采用DEFORM三維有限元數(shù)值模擬軟件，結(jié)合該輥鍛CAD系統(tǒng)創(chuàng)建輥鍛數(shù)值模擬模型，并依據(jù)剛塑性有限元法的基本原理和方法，完成各道次輥鍛件在輥鍛過程中的三維數(shù)值模擬及仿真，研究輥鍛件在三維變形狀態(tài)下的金屬流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、各個(gè)方向的成形載荷、輥鍛力矩及溫

4、度場(chǎng)的變化規(guī)律。最后采用正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)前軸制坯輥鍛模具彈簧座截面的圓角值、輥鍛模具角速度、摩擦因子及坯料初始溫度的四因素、三水平問題，進(jìn)行前軸制坯輥鍛模具結(jié)構(gòu)及工藝優(yōu)化研究，分析在前軸輥鍛成形過程中最大成形載荷的影響規(guī)律。
　　通過本課題的研究，設(shè)計(jì)者運(yùn)用輥鍛模具三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠快速而且簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)出輥鍛模具的三維數(shù)字模型，前軸輥鍛模具的設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確率也隨之提高；同時(shí)，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，對(duì)前軸坯料的輥鍛成形進(jìn)行模擬