某型號重卡前軸成形輥鍛、模鍛工藝數(shù)值模擬輔助設計及優(yōu)化.pdf

1、前軸零件左右對稱，但形狀比較復雜,截面起伏較大，特別是前軸彈簧板、工字梁部位具有窄而深的截面，是一種鍛造難度系數(shù)高的長軸類零件。作為重型卡車的保安件之一承受較大載荷，尤其是在重型卡車下坡急剎車時，前軸承受卡車總負荷的70％以上，對零件的強度和疲勞壽命有較高的要求。近十年來，我國高速公路的快速發(fā)展以及西部開發(fā)等基礎建設因素的影響，重型卡車的需求量大幅增長。從2002年中、重型載貨重卡年產量為41.7萬輛，到2009年時突破了400萬輛，重

2、卡前軸出現(xiàn)了供不應求的局面，重卡前軸制造能力的不夠已成為制約重卡產量增長的主要因素之一。
　　重卡前軸鍛造最為成熟的工藝是采用輥鍛出坯→整體模鍛，但該工藝對設備噸位要求高，萬噸設備大部分源自進口，投資巨大，且不便于維修。上個世紀90年代我國自主研發(fā)了精密成形輥鍛→局部模鍛的重卡前軸鍛造工藝，在輥鍛工序完成占前軸總長度60%-80%的工字梁部位的成形，大大降低了模鍛成形載荷，減少了模鍛設備的投資，是一種符合中國國情的、適于大批量生產

3、的前軸鍛造工藝。采用成形輥鍛工藝制造重卡前軸這樣的大型復雜零件，成形質量的影響因素眾多(如前滑、不均勻變形、展寬、孔型結構)，現(xiàn)有的輥鍛理論無法準確的進行成形輥鍛工藝和模具設計，很大程度上依賴于設計者的經驗，往往造成設計結果與實際情況相差甚遠，需要進行工藝調試解決這種差異。但在工程應用中遇到的一個共同的問題是前軸輥鍛模具的修改次數(shù)多，修改量較大，造成現(xiàn)場工藝調試時間長，一般需要三個月以上，并且普遍存在需要對前軸鍛件進行補焊和打磨來保證最

4、終的成形質量。本文所研究的國外某型號前軸，對成形質量要求較高，不允許補焊和打磨處理，某公司已經耗費四年的時間進行成形輥鍛工藝調試，但一直存在較多的成形質量問題不能解決，反復修改后的模具精度大幅下降，導致報廢。
　　本文針某公司在對美國某型號重卡前軸鍛件前期成形輥鍛、模鍛工藝調試過程中出現(xiàn)的系列問題上開展研究?；谡{研前期大量工藝調試數(shù)據(jù)和有限元模擬軟件DEFORM，通過分析輥鍛機轉速、坯料溫度、模具表面摩擦系數(shù)對鍛件成形質量的影響

5、，首次建立了精確和快速的前軸成形輥鍛、模鍛有限元分析模型，模擬結果與實際情況一致。對該前軸成形輥鍛、模鍛工藝的數(shù)值模擬仿真結果進行分析，找到前期工藝調試中鍛件缺陷產生的原因，并研究不同工藝參數(shù)對鍛件成形質量的影響規(guī)律。在此基礎上，對成形輥鍛工藝進行優(yōu)化、對模具結構進行重新設計并首次提出了側向輥壓的新型模具孔型結構；然后在數(shù)值模擬層面上，實現(xiàn)了消除鍛件成形缺陷；生產試制結果表明，該方法大大提高成形輥鍛工藝與模具設計的準確度,采用優(yōu)化后的新