造机械工业出版社，中国机械工程学会锻压学会，锻压手册锻压车间设备第三版机械工业出版社李传民,王向丽,闫华军等金属成形有限元分析实例指导教程机械工业出版社崔荣荣汽车转向节锻造工艺有限元模拟研究山东大学材料加工工程硕士论文郝滨海锻造模具简明设计手册化学工业出版社，河南理工大学届本科毕业论文设计检验，并对锻造过程进行模拟。终锻模具本次课题模具设计采用逆向设计方法，先设计终锻模具，根据由热锻件图得到的三维立体图形，以及设计的模块大小尺寸，在中利用工具自动生成终锻模具三维图形，且型腔各拐角处倒圆角，使金属流动顺利，以防终锻件出现折叠，充不满等缺陷。并且根据以上所计算所得到的毛边桥部仓部相关尺寸，在模具上挖出毛边槽，综合以上可得到，终锻模具如图，河南理工大学届本科毕业论文设计图终锻模形状预锻模具由于凸缘叉锻件次难成行所以需要进行预锻，由于叉锻件叉形部分较高不容易充满，且侧壁凹陷处金属流动困难，所以预锻件设计成上部两侧有两个突起部，下面两侧各有个较浅形凹陷的锻件，其三维立体，如图河南理工大学届本科毕业论文设计图预锻件由此预锻件可以利用自动生成模具，由于锻件较小，且预锻件形状较为简单所以预锻模具不设飞边槽，但需要在些必要部分进行倒圆角，以利于金属流动，易于成形，进而生成预锻模具，如图图预锻模具河南理工大学届本科毕业论文设计制坯模具设计坯料直径的确定要确保在预锻锻过程中，能够放入预锻模膛，不会卡在外面另外，还需要确保坯料放入预锻模膛后，能够稳定的停放，很好的定位。坯料长度的确定要遵循体积变形原则，在变形前后，体积不变。因为下料为，而预锻模膛宽度为左右，所以需要进行次横向镦粗制坯工部，从而使坯料厚度减小，使之侧放入预锻模膛中，此模具设计要求不太高，可进行自由锻制坯，其示意图如图图制坯示意图本章小结本章对所研究的五菱凸缘叉进行了工艺分析，确定了热加工工艺相关参数，给出了凸缘叉的锻造工艺流程，进行了其制坯预锻终锻模具设计，并绘制了毛坯图锻件及制坯模具预锻模具终锻模具三维立体图形。河南理工大学届本科毕业论文设计五菱凸缘叉模锻成形工艺模拟优化模拟流程基于模拟过程如下建立模型应用创建坯料以及上模和下模的三维实体，并输出为软件可以识别的,标准模板库文件，并按照定步骤导入软件。模型简化以及模拟初始条件和参数的确定模拟过程需要做的工作有导入坯料和模具模型并定位,设置环节温度，坯料材料温度,划分网格,设置体积补偿,定义模具运动状态或定义所用设备性能,设置接触点的摩擦润滑条件步长运行长度以及步数等。参数的设置要应确保模拟环境尽量符合实际工作条件，因为这里的参数设置对后续的模拟过程的计算起决定性作用。单位,。材料本课题锻件材料为钢，这里选择。温度参数温度参数是模拟过程另个重要的参照量，材料的性能，如流动应力被定义为温度的函数。在变形过程中，温度的高低直接影响金属流动的难易。本次课题材料始锻温度设为。，终锻。，环境温度设为。，模具预热温度为网格划分划分网格是计算的基础，合理的网格划分会直接影响计算的准确性，对现实结果的逼近程度以及计算时间和生成数据库的规模。网格长度和单元格之间存在如下关系网格划分有绝对长度和相对长度两种方式，本文采用了相对长度模式。摩擦摩擦系数是影响金属流动的另个重要物理量，摩擦系数的大小，直接决定了模腔河南理工大学届本科毕业论文设计对金属流动的阻碍程度。摩擦模型采用剪切模型，也称之为塑性摩擦，或者模型，它表示为式中,剪切摩擦因子剪切屈服强度模具为刚性体，与坯料之间的摩擦采用常摩擦模型，摩擦因子为本次课题，即选取摩擦因子热传导模具与坯料之间的热传导也采用常系数模型，换热系数为。步长步长的选择是影响计算精度数据库规模和运算时间的另个参数。步长越小，计算结果越准确，但是会造成运算量成倍增加，因而，在中，为计算准确，步长和网格长度满足下面的关系材料的流动应力采用表列数据模型,，式中等效应变等效应变速率温度数据由软件的自带数据库获得。设备吨位水压机。打击速度。初始坯料尺寸为其它参数除上述的跟计算相关的参数之外，还有压下量，保存次数的选择，保存次数越多，数据库越庞大，描述也就越具体。方案直接成形锻造模拟直接成形锻造工步模型的建立由以上分析可知原始坯料为,利用绘出其三维立体模型，并导出原始坯料与终锻模具的文件，以便模拟过程中导入。在初步确定了凸缘叉制坯工部的各项工艺参数包括坯料始锻温度模具预热温度设备能量，锻锤质量打击效率后，将其引入到有限元分析软件中，建立了凸缘叉制坯成形的三维热力耦合有限元模型如图所示。其中模拟中主要计算条件假设如下河南理工大学届本科毕业论文设计单元类型离散单元数，初始节点数其他计算条件凸缘叉上模总行程，由于最小网格长度为，为便于材料收敛且省时，中每步的步长可根据变形体单元长度的左右来估算，故每步长度取为，模拟步数设为。其他模拟参数如上所述。模拟终了时的模拟形状，如图图制坯有限元模型图锻造终了图河南理工大学届本科毕业论文设计模拟成形的过程分析锻造过程运行到最后步数时的工件图如图所示。从图中可以看出由于凸缘叉凸缘部分相对较高，而侧壁凹陷处又较深，所以锻造时在这两处部位难以充满，且毛边较厚，图与图分别是其锻造结束时的等效应力等效应变图，由图可以看出在凸缘叉中部变形剧烈，其应变应力非常大，而凸缘顶部以及侧壁凹陷处则是应力应变较小以至于金属无法挤压进去填充，进而造成充不满现象。图模锻结束时坯料形状直接成形模拟结论由于凸缘叉形状较为复杂，其凸缘顶部较高，侧壁凹陷较深，次锻造成形时金属流动不均匀不合理，等效应力应变局部较高，其他区域却又较低。如此，用各种尺河南理工大学届本科毕业论文设计寸形状的坯料进行锻造模拟多次，都没有完全充满达不到预期效果，故若要进行步锻造很难成形，因此需要要进行预锻设计，以是锻压时金属流动能够合理进行。图河南理工大学届本科毕业论文设计图终锻结束时温度分布图终锻成形过程的载荷行程曲线终锻模拟结果分析通过利用模拟仿真软件对终锻工步的成形过程进行模拟，可以得到如下结论采取制坯预锻终锻成形方案进行五菱凸缘叉锻造模拟时，制坯主要使坯料形状进行转化，使之能够合理放置在预锻模膛里，预锻则是使金属坯料合理分布，使成形时金属流动顺畅，终锻则是最终形状定型的关键步骤。终锻成形过程中，通过这种锻造模拟方案可以使得坯料充分充满型腔，而且没有折叠缺陷，毛边分布也较为均匀，最终锻河南理工大学届本科毕业论文设计造时等效应力等效应变分布也较为合理，最高温度，终锻温度，这样就能够保证凸缘叉锻件的良好力学组织性能。因此，这种锻造方案能够获得预期效果，可以锻造出满意的产品。本章小结本章研究了如下内容通过对凸缘叉锻件的步成形过程的模拟分析，得出利用坯料直接进行终锻会出现充填不满，金属分配不合理等问题，因此步加热锻造工艺很难得到符合要求的叉锻件产品，无法达到预期结果。通过对凸缘叉锻件进行依照下料加热镦粗制坯预锻终锻的模拟分析，发现此方案可以达到预期效果，获得有良好组织性能，无折叠缺陷，毛边均匀，充满的叉锻件。其整个工艺参数内容如图所示。材料钢锻造设备水压机锻件体积打击速度坯料尺寸模具材料钢拔模斜度摩擦因子始锻温度换热系数终锻温度锻件收缩率图有限元模拟的参数为初始下坯料由图给出图坯料尺寸河南理工大学届本科毕业论文设计预锻模具形状尺寸按图给出图上模尺寸图下模河南理工大学届本科毕业论文设计终锻模具形状尺寸由图,给出图终锻上模图终锻下模河南理工大学届本科毕业论文设计终锻模具上毛边槽尺寸为，其中，飞边槽形状按图给出。图飞边槽尺寸河南理工大学届本科毕业论文设计结论本文分析了五菱凸缘叉锻件的结构特点，利用对凸缘叉进行了三维建模，完成了对其镦粗制坯预锻终锻模具的设计，自动生成了相应锻件与坯料的立体模型，并且利用进行了成形过程的模拟仿真，对其热成形进行了分析探讨。通过本次课题设计可以得到如下结论确定了凸缘叉锻件热加工工艺过程中各相关工艺的参数分析，建立并通过数值模拟检验了锻件几种热加工方案，最终确定了加热镦粗制坯预锻终锻加工方案可行性。通过模拟仿真可以清楚得出坯料在其成形过程中的变