。工件温度为℃，初始模具温度℃，摩擦系数为.。表——不同预成形设计得到有效塑性应变值方案最大值最小值差值平均值....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....经过第一个及第二个锻造阶段，设计分析出种不同预成形方法，并获得最终产品。从这项研究可以得出结论，用与上下平模均为锥度为圆锥体预成形设计两个阶段，是增加最小有效塑性应变最佳时期，同时有利于最后阶段充模和均布。在研究不同制品工件温度，模具温度和摩擦因素后，下列值认为是最理想：工件温度℃，模具温度℃，接触摩擦系数为.。这些数值适用于最佳平均应力和最高最小应变。最后模拟结果显示在图。共页第页图——用圆锥角预成形出有效塑性应变图这三个图分别对应第一预成形阶段、第二预成形阶段和最后阶段获得外形。最终外形图上箭头指向静态金属区最小有效塑性应变，但它们有效应变都大于.。图显示了用齐纳数。因此，锻造前使用反向模拟模具设计方法将对模锻设计过程有着很大作用。优化整个锻造过程中通过使用充分和适当预锻形式以获得所需锻造属性，如实现合适模具填充，减少材料浪费，减少模具磨损，取得良好晶粒流动性和满足条件所需负载。UBET（上限单元技术）是用于获取反向模拟最佳方法，另外有限体积法（Simufact.forming软件）是用来做正向模拟及验证设计。UBET已开发并被许多研究人员使用，例如李等。使用UBET锻造负荷分析：模具填充、锻件有效应变和有无溢料间隙。该方案同时适用于轴对称和非轴对称闭塞模锻造以及有肋腹式腔平面应变封闭模锻，本研究从所取得成果进行了比较实验，并获得了一个良好结果。这个预先设计方法是由刘，等研究出，它结合了有限元为基础模拟和UBET为基础逆向模拟。布拉姆利，已运用TEUBA，这是一个UBET为基础用于锻造成形反向模拟设计计算机程序，这种方法是以最终所需外形和模具反向流速为基础方式，在模具材料最深切终锻腔形成一个自由边界，在一定工步内材料反向流进去，然后模具钢坯分开这就完成了锻造预成形。赵，等运用有限元模具逆向跟踪方法对通用涡轮盘过程进行锻共页第页模设计。最后，米莫翰里波和杰伊谷那山克勒使用UBET反向模拟环件轧制和锻造齿环。齿环项目在这个文件里做了报告。在UBET理论中可以找到许多优秀文献，所以不在这里重复。．涡轮分析有限元分析（FEA）技术发展已经为改良模具、设备设计和改善材料性能提供了重要联系。代码输入到有限元，包括具有材料特性工件（流程应力和热性能）和工具/工件界面（摩擦和传热属性），以及工件与模具几何形状。典型输出包括预测成形载荷，应变，应变率和温度等值线图，及模具变形。这种模型研究方法是：．模型如预成形（镦模等）固体坯料边缘首先在CAD软件制成和上下模具闭模锻造一样。该模型导出三维有限元分析技术，如FV（有限体积）分析（模拟）通过SUPERFORGE可发现实际锻造模具旋转部分在设计中缺陷。．要着力优化预成形设计。．确定最佳预成形设计和基于最优化结果完成效果，并验证此方法适用性。在闭塞模锻过程中最重要方面是预成形或（初锻模）设计，以达到足够金属分布。有了正确预成形设计，无缺陷金属流动和完整模具填充可以实现在终锻造过程中金属损耗和溢料减至最低。对涉及到金属流动预成形结构了解是一个特别艰难任务。三维造型软件SolidEdge用于建立零件，毛坯及模具。SolidEdge中可以经过选择找到一部分模拟体积。SolidEdge选项提供了布尔运算，其中一个特定形状，可减去或添加到其他形状上。在本研究中，上模和下模都没有进行布尔运算。SimufactSUPERFORGE用来模拟锻造工艺。．有限体积方法传统有限元网格划分时，尽力跟踪变形材料。然而，当采用有限体积法使用有限体积固定参照系来划分网格时，毛坯材料就可通过网格。材料质量和动量从一个部件传到另一个部件过程中产生能量。有限体积法是通过体积元素在空间相交点来进行网格划分。下坯模物质能在整个网格分析时运动。因此，经过固定体积元素物质运动是由有限体积求解器做出。模具就像运用有限元划分网格法在模拟锻造材料流程边界时一样工作。材料应力包括有限元分析时加在模具表面压力。在有限体积法里，网格必须足够大，以覆盖发生变形后工件材料。基本有限元网格也就像一个容器而材料不能离开网格。根据有限体网格足以进行分析应力波反射和应力恢复。有限体积法计算机模拟模型，有利于毛坯材料内在锻造变形，这是一种独特操作。此外，重划网格技术通常被认为是基于-D有限元模拟锻造方法主要瓶颈，所以就完全消除了。共页第页图——上模、下模和工件模型了解不同预成形设计最小塑性应变对模具影响是很重要，根据数值范围比较来确定一致工件有效塑性应变。十大几何预成形模具设计用来分析工件有效塑性应变，即最小有限塑性应变最大值和最小值。这个最低范围就是特殊预成形时最合适有效塑性应变范围。表显示了种不同预成形几何设计方式。在预成形设计时使用最好几何方法有助于提高最低有效塑性应变，也使工件更加均匀。在预成形设计时最好设计一个凸起圆锥以便能够穿透金属死区（DMZ）。表——预成形设计所有情形方案描述设计平模预成形用凸起环预成形上平模用凹陷环预成形下平模共页第页用凸起圆锥预成形上平模用凹陷圆锥预成形下平模用底角凸起圆锥预成形上平模用底角圆锥截面预成形下平模用底角凸起圆锥预成形上平模用底角圆锥截面预成形下平模用底角凸起圆锥预成形上平模用底角圆锥截面预成形下平模用底角凸起圆锥一步预成形上下平模用底角凸起圆锥一步预成形上下平模共页第页两次过程都用底角圆锥预成形上下平模两次过程都用底角圆锥预成形上下平模表中列出了有效塑性应变最大值到最小值之间不同数据。这些数据是表中种不同模拟模具预成形设计收集来。模具温度，钢坯温度和界面摩擦因素在所有过程中是不变。工件温度为℃，初始模具温度℃，摩擦系数为.。表——不同预成形设计得到有效塑性应变值方案最大值最小值差值平均值....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....方案....经过第一个及第二个锻造阶段，设计分析出种不同预成形方法，并获得最终产品。从这项研究可以得出结论，用与上下平模均为锥度为圆锥体预成形设计两个阶段，是增加最小有效塑性应变最佳时期，同时有利于最后阶段充模和均布。在研究不同制品工件温度，模具温度和摩擦因素后，下列值认为是最理想：工件温度℃，模具温度℃，接触摩擦系数为.。这些数值适用于最佳平均应力和最高最小应变。最后模拟结果显示在图。共页第页图——用圆锥角预成形出有效塑性应变图这三个图分别对应第一预成形阶段、第二预成形阶段和最后阶段获得外形。最终外形图上箭头指向静态金属区最小有效塑性应变，但它们有效应变都大于.。图显示了用齐纳少材料使用和减少齿环毛坯锻造工序（生产中现实问题）。用二维（轴对称）和三维电脑模型（使用SIMUFACT.FORMING）来模拟锻造过程（正向模拟），并确保正确充模。仿真结果表明，该方法可以成功地确定锻造工艺最佳中间件（预制件）形状。从模拟结果可以得出这样结论这个成熟方法可以用来确定各工艺参数意义，如中间几何外形，最佳棒料毛坯高宽比，成形温度，成形载荷。此外，经过模拟不同工艺参数被优化后，下面所有项目将实现：锻造阶段从个阶段削减到个阶段，最后齿环毛坯形状经体积映射法得到完全充模预制件。初始坯温度可降低到F最后阶段使用无溢料精密锻造，可使材料损耗可降至左右。最后阶段可以进行使用净成形锻造使材料浪费减少到约.。综上所诉，可以得出结论，该方法有减少锻造阶段数目能力。这将减少材料处理，材料浪费以及降低大容量生产该产品运营成本。共页第页．鸣谢作者要感谢皇后城锻造有限公司，美国轮轴及制造公司和FIERF锻造行业协会技术和财政支持，以及前俄亥俄州立大学获得博士学位学生，现在他们已成为沙特阿拉伯两所大学中教授但地址不详，才能进行研究这些项目。参考文献.FahadAl-Mufadi,OptimizationofaNewPreformDieDesignforForgingaRotatingPartusingComputerModelingandAnalysis,PhD,OhioUniversityJune.MazyadM.Al-Mohaileb,ComputerModelingofComplexMetalFormingProcessesusingtheUpperBpundElementalTechnique(UBET),PhD,OhioUniversityOct..Altan,T.,Oh,S.,Gegel,H.,MetalFormingFundamentalsandApplications,AmericanSocietyforMetals,..Lee,J.,H.,Kim,Y.,H.,andBae,W.,B.,“AStudyonFlashandFlashlessPrecisionForgingbytheUpperBoundElementalTechnique”JournalofMaterialProcessingTechnology()-..Liu,Q.,Shichun,w.,Sheng,S.,“PreformDesigninAxisymmetricForgingbyaNewFEM-UBETMethod”JournalofMaterialProcessingTechnology()-.BramleyA.,N.,“UBETandTEUBA:FastMethodforSimulationandPreformDesign”JournalofMaterialProcessingTechnology()-.Zhao,G.,Zaho,Z.,Wang,T.,andGrandhi,R.,V.,“PreformDesignofaGenericTurbineDiskForgingProcess”JournalofMaterialProcessingTechnology()-.MazyadAlmohailebandJayGunasekera,ModelingofProfileRingRollingusingtheModifiedUpperBoundElementalTechnique,IntlConfonAdvancesinMaterialsandprocessingTechnologies,July-Aug,,LasVegas,NV.MSC/SuperForgeUser’sManual(Version.),TheMacNeal-SchwendlerCorporation,(nowreplacedbySimufact.formingsoftware).共页第页指导教师评语外文翻译成绩：指导教师签字：年月日注：.指导教师对译文进行评阅时应注意以下几个方面：①翻译外文文献与毕业设计（论文）主题是否高度相关，并作为外文参考文献列入毕业设计（论文）参考文献；②翻译外文文献字数是否达到规定数量（字以上）；③译文语言是否准确、通顺、具有参考价值。.外文原文应以附件方式置于译文之后。        本科生毕业设计(论文)外文翻译原文标题OptimizationofDieDesignforForgingaTurbo-ChargerImpellerandaRingGearUsingProcessSimulation译文标题对涡轮增压器叶轮和齿环的锻造加工过程进行模具优化设计作者所在系别材料工程系作者所在专业材料成型及控制工程共13页第1页译文标题对涡轮增压器叶轮和齿环的锻造加工过程进行模具优化设计原文标题OptimizationofDieDesignforForgingaTurbo-ChargerImpellerandaRingGearUsingProcessSimulation作者JayGunasekera译名杰伊·谷那山克勒国籍美国原文出处http://www.simufact-数。因此，锻造前使用反向模拟模具设计方法将对模锻设计过程有着很大作用。优化整个锻造过程中通过使用充分和适当预锻形式以获得所需锻造属性，如实现合适模具填充，减少材料浪费，减少模具磨损，取得良好晶粒流动性和满足条件所需负载。UBET（上限单元技术）是用于获取反向模拟最佳方法，另外有限体积法（Simufact.forming软件）是用来做正向模拟及验证设计。UBET已开发并被许多研究人员使用，例如李等。使用UBET锻造负荷分析：模具填充、锻件有效应变和有无溢料间隙。该方案同时适用于轴对称和非轴对称闭塞模锻造以及有肋腹式腔平面应变封闭模锻，本研究从所取得成果进行了比较实验，并获得了一个良好结果。这个预先设计方法是由刘，等研究出，它结合了有限元为基础模拟和UBET为基础逆向模拟。布拉姆利，已运用TEUBA，这是一个UBET为基础用于锻造成形反向模拟设计计算机程序，这种方法是以最终所需外形和模具反向流本科生毕业设计(论文)外文翻译原文标题OptimizationofDieDesignforForgingaTurbo-ChargerImpellerandaRingGearUsingProcessSimulation译文标题对涡轮增压器叶轮和齿环锻造加工过程进行模具优化设计作者所在系别材料工程系作者所在专业材料成型及控制工程共页第页译文标题对涡轮增压器叶轮和齿环锻造加工过程进行模具优化设计原文标题OptimizationofDieDesignforForgingaTurbo-ChargerImpellerandaRingGearUsingProcessSimulation作者JayGunasekera译名杰伊谷那山克勒国籍美国原文出处http://www.simufact-americas.com/references对涡轮增压器叶轮和齿环锻造加工过程进行模具优化设计由美国俄亥俄大学机械工程系主席、高等教育博士——杰伊谷那山克勒和该大学两个博士学生曼亚德欧莫黑博和法兰德欧慕法迪共同完成。概要：本项目目是为美国两个不同汽车锻造产品公司进行两种复杂产品（涡轮叶轮和齿环）初锻及终锻过程模具优化设计。涡轮叶轮必须保证最低有效塑性应变不小于.，以增加韧性和抗断裂能力用来支持非常高离心应力。这对于应变分布以及晶粒尺寸尽可能均匀分布在整个成品中也是很重要，从而才能获得具有最佳机械性能Al涡轮。晶粒尺寸优化是由确定最优平均温度和应变率（由使用齐纳-霍洛曼参数）来进行。第二项目是优化齿环模具设计，目是减少锻造次数和由于过多溢料造成材料浪费。该软件使用是MSC.SuperForgeSimufact.forming前身，它能够在最后阶段检查模具填充、缺损成型与模具接触干涉。它也可以通过精密锻造有限元仿真来判断和显示各种重要参数，例如:有效塑性应变，等效应变率，有效应力，材料流量，温度，力与时间关系和最终形状。结果显示该软件可以有效地用于优化锻造工艺，最大限度地提高机械强度，减少废料及材料锻造阶段，从而降低整体制造成本。.简介这个项目目标是为两个复杂汽车锻造产品进行初锻及终锻模具优化设计。第一部分是一个铝制涡轮增压器叶轮（或涡轮）。涡轮有极高转速（可达万转），可以迅速从开始加速到具有很高离心应力。新毛坯模具都必须经过预先设计，从而使这部分有效塑性应变在静态金属区可达到到一个大于.值。由于屈服强度会增加静态金属区低而有效塑性应变，所以也可以通过优化初锻毛坯模具得到增加，这也导致了在各地形成了近乎统一有效塑性应变产品。参考图，可见，一个AA合金材料扁平毛坯在初锻使用时旋转部分变形情况。参考图，最终被用于获取有效塑性应变大于.最终产品模具轮廓。然而，这并不会导致整体均匀塑性应变大于.。此产品相关一个问题是存在低塑性应变区，即显示在图和图中金属蓝色区域，也被称为静态金属区（DMZ）。共页第页图——平模变形轮廓图——最终平模变形轮廓我们目标是从AA到整个制造过程中实现锻造转动部分力学性能最佳。锻造操作主要优势是通过减少工件多相组织来获得热量。另一个目标是优化齐纳霍洛曼参数，最优Z由平均温度和应变率确定，从而得到一个材料晶粒尺寸指示。齐纳霍洛曼率和参数增大，同时使有效塑性变形平均应变速率增大而锻造时间减少。它也可通过降低锻造温度来增加。粗柱状晶粒被较小等轴晶粒所取代，晶粒再结晶可以使其延展性和韧性有所增加。这将直接减少了锻件强度，但是，增加其中一个初坯模应变幅度将能够一直保持材料强度。第二部分是一个齿环，这里目是减少锻造阶段工序，同时减少材料浪费。有限元仿真模拟在预测变形流动模式上发挥了重要作用，提高了产品质量。然而，有限元法主要作用是运用经验验证完成模具在设计关系或工程实践中是否合理。通常情况下，为了达到最佳性能需要进行多次初锻，直到从最初简单形状锻造为具有形位公差和金属成形工艺复杂几何外形为止。锻造预成形设计是通过使用类似模具设计程序进行反向变形模拟，并在最终产品外形以及材料性能要求基础上确定模具形状和工艺参数。因此，锻造前使用反向模拟模具设计方法将对模锻设计过程有着很大作用。优化整个锻造过程中通过使用充分和适当预锻形式以获得所需锻造属性，如实现合适模具填充，减少材料浪费，减少模具磨损，取得良好晶粒流动性和满足条件所需负载。UBET（上限单元技术）是用于获取反向模拟最佳方法，另外有限体积法（Simufact.forming软件）是用来做正向模拟及验证设计。UBET已开发并被许多研究人员使用，例如李等。使用UBET锻造负荷分析：模具填充、锻件有效应变和有无溢料间隙。该方案同时适用于轴对称和非轴对称闭塞模锻造以及有肋腹式腔平面应变封闭模锻，本研究从所取得成果进行了比较实验，并获得了一个良好结果。这个预先设计方法是由刘，等研究出，它结合了有限元为基础模拟和UBET为基础逆向模拟。布拉姆利，已运用TEUBA，这是一个UBET为基础用于锻造成形反向模拟设计计算机程序，这种方法是以最终所需外形和模具反向流速为基础方式，在模具材料最深切终锻腔形成一个自由边界，在一定工步内材料反向流进去，然后模具钢坯分开这就完成了锻造预成形。赵，等运用有限元模具逆向跟踪方法对通用涡轮盘过程进行锻共页第页模设计。最后，米莫翰里波和杰伊谷那山克勒使用UBET反向模拟环件轧制和锻造齿环。齿环项目在这个文件里做了报告。在UBET理论中可以找到许多优秀文献，所以不在这里重复。．涡轮分析有限元分析（FEA）技术发展已经为改良模具、设备设计和改善材料性能提供了重要联系。代码输入到有限元，包括具有材料特性工件（流程应力和热性能）和工具/工件界面（摩擦和传热属性），以及工件与模具几何形状。典型输出包括预测成形载荷，应变，应变率和温度等值线图，及模具变形。这种模型研究方法是：．模型如预成形（镦模等）固体坯料边缘首先在CAD软件制成和上下模具闭模锻造一样。该模型导出三维有限元分析技术，如FV（有限体积）分析（模拟）通过SUPERFORGE可发现实际锻造模具旋转部分在设计中缺陷。．要着力优化预成形设计。．确定最佳预成形设计和基于最优化结果完成效果，并验证此方法适用性。在闭塞模锻过程中最重要方面是预成形或（初锻模）设计，以达到足够金属分布。有了正确预成形设计，无缺陷金属流动和完整模具填充可以实现在终锻造过程中金属损耗和溢料减至最低。对涉及到金属流动预成形结构了解是一个特别艰难任务。三维造型软件SolidEdge用于建立零件，毛坯及模具。SolidEdge中可以经过选择找到一部分模拟体积。SolidEdge选项提供了布尔运算，其中一个特定形状，可减去或添加到其他形状上。在本研究中，上模和下模都没有进行布尔运算。SimufactSUPERFORGE用来模拟锻造工艺。．有限体积方法传统有限元网格划分时，尽力跟踪变形材料。然而，当采用有限体积法使用有限体积固定参照系来划分网格时，毛坯材料就可通过网格。材料质量和动量从一个部件传到另一个部件过程中产生能量。有限体积法是通过体积元素在空间相交点来进行网格划分。下坯模物质能在整个网格分析时运动。因此，经过固定体积元素物质运动是由有限体积求解器做出。模具就像运用有限元划分网格法在模拟锻造材料流程边界时一样工作。材料应力包括有限元分析时加在模具表面压力。在有限体积法里，网格必须足够大，以覆盖发生变形后工件材料。基本有限元网格也就像一个容器而材料不能离开网格。根据有限体网格足以进行分析应力波反射和应力恢复。有限体积法计算机模拟模型，有利于毛坯材料内在锻造变形，这是一种独特操作。此外，重划网格技术通常被认为是基于-D有限元模拟锻造方法主要瓶颈，所以就完全消除了。共页第页图——上模、下模和工件模型了解不同预成形设计最小塑性应变对模具影响是很重要，根据数值范围比较来确定一致工件有效塑性应变。十大几何预成形模具设计用来分析工件有效塑性应变，即最小有限塑性应变最大值和最小值。这个最低范围就是特殊预成形时最合适有效塑性应变范围。表显示了种不同预成形几何设计方式。在预成形设计时使用最好几何方法有助于提高最低有效塑性应变，也使工件更加均匀。在预成形设计时最好设计一个凸起圆锥以便能够穿透金属死区（DMZ）。表——预成形设计所有情形方案描述设计平模预

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