鉤尾框成形輥鍛數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計及工藝調(diào)試.pdf

1、13B型鉤尾框重達127KG,形狀復(fù)雜,成形難度較大。鉤尾框材料從普通碳素鋼,發(fā)展成B級鋼,到C級鋼,到現(xiàn)在使用的E級鋼。材料綜合力學性能得到改善,屈服極限顯著提高,從而沖擊韌性得到提高,更符合當代對鐵路貨車重載提速的要求。鉤尾框成形工藝主要經(jīng)歷了兩個階段的發(fā)展歷程:第一個階段為鑄造階段;第二階段為鍛造,該工藝需要兩火加熱,自由鍛后模鍛獲得展開鍛件,然后彎曲搭焊工藝,目前發(fā)展為輥鍛預(yù)成型,模鍛終成型,最后彎曲搭焊?；谳佸懗尚蔚膬?yōu)勢,研

2、究鉤尾框輥鍛成形順應(yīng)節(jié)約能源資源提高經(jīng)濟效益的政策方針。
　　成形輥鍛主要運用于長軸類鍛件,其前軸、連桿等成形輥鍛工藝發(fā)展較為成熟。在國內(nèi)鉤尾框成形輥鍛工藝是近幾年發(fā)展起來的,在工藝上有很多需要改進。本文通過對四道次成形輥鍛生產(chǎn)試制的跟蹤調(diào)查。針對成形過程中出現(xiàn)模具型腔與坯料不匹配、輥鍛不穩(wěn)定、輥鍛件飛邊較大、第三道次前過渡段打滑及鍛件實際長度達不到要求等缺陷進行分析,確定出以下研究內(nèi)容:
　?、賹︺^尾框四道次成形輥鍛進行D

3、eform數(shù)值模擬,調(diào)整前處理各項參數(shù)設(shè)置,后處理結(jié)果與生產(chǎn)試制鍛件對比,確定模擬的準確性。對成形過程中的輥鍛件尺寸、載荷、溫度場及等效應(yīng)變場進行分析,以確定生產(chǎn)設(shè)備運用的可行性,研究缺陷產(chǎn)生的原因。
　　②針對成形輥鍛中模具型腔與坯料嚴重不匹配現(xiàn)象,第二道次后過渡段出現(xiàn)飛邊,第三、四道次中飛邊繼續(xù)向外延展現(xiàn)象。分析了機械手咬入距離對上述現(xiàn)象的影響,對四道次機械手咬入距離為80mm加以修正,通過經(jīng)驗及反復(fù)調(diào)試,確定了四道次咬入距離

4、分別是50mm,100mm,100mm,95mm。解決了飛邊過大的問題,改善了模具型槽與坯料的匹配性。
　　③參考前壁成形的基本理論,分析了影響前壁成形的三個要因素,即前壁角、摩擦因子及坯料溫度。利用正交實驗對三個主要影響因素進行分析,該正交實驗對三因素選取三水平。正交實驗的直觀性使得較為容易的獲取到三個因素的最優(yōu)值,以及最優(yōu)組合。其最優(yōu)組合是前過渡段前壁角為65°,摩擦因子為0.7,坯料溫度為1180℃時為最優(yōu)配合。實踐中調(diào)試得

5、到了生產(chǎn)驗證,使得第三道次前過渡段打滑缺陷得到了改善。
　?、懿捎庙憫?yīng)面法和Deform有限元數(shù)值模擬法對鉤尾框成形輥鍛件的長度控制問題進行了研究。首先,建立二階分析模型,對軋輥間隙、摩擦因子、軋輥轉(zhuǎn)速和坯料溫度進行研究,反應(yīng)出輥鍛件長度和軋輥最大扭矩的顯著性和影響規(guī)律。其次,通過飛邊的反追蹤技術(shù),以輥鍛件長度和輥鍛功率耗散分布為考量標準,對優(yōu)化后的工藝參數(shù)和模具進行再模擬再設(shè)計,以達到優(yōu)化鍛件的目的。研究證明:利用響應(yīng)面法和De