基于数值模拟的火车衬板锻造工艺研究

摘要

随着计算机技术的快速发展和有限元理论的深入研究，以及应用计算机进行有限元求解水平的不断提高，在完善的金属塑性成形理论研究的基础上，应用有限元数值模拟在金属塑性成形领域进行金属成形过程的模拟分析已逐渐成为一种重要的工程辅助设计手段，并愈来愈受到工程应用人员的重视。
　　 本文基于三维刚塑性有限元法的理论基础，分析了目前在锻造成形过程中进行有限元法数值模拟分析的相关关键技术的解决方法；对模拟分析锻造成形过程的有限元分析软件Deform3D的应用进行了深入探讨；对株洲汽车零部件实业有限公司锻造分公司生产的45号钢衬板锻件进行工艺研究，并应用Deform3D对其锻造过程进行计算机数值模拟分析。
　　 全文的研究完成了衬板加工过程中的辊锻制坯和闭式模锻成形过程的数值模拟。通过对模拟结果的分析与比较，获得了坯料变形过程的成形载荷、几何形状变化规律和相关的力学特性以及成形件能量消耗情况，并分析了锻件成形过程中容易产生缺陷部位。此外，详细研究了在模锻过程中模具的桥部结构参数变化对该衬板成形条件的影响，归纳了模具的桥部结构对成形参数影响的规律。
　　 最后，将模拟的结果与实际生产中的真实情况对比，衬板成形过程中塑性变形的基本情况与实际吻合。通过模拟分析，得到的金属流动规律、成形载荷数据以及桥部结构尺寸的数据，对工艺制定、模具优化设计和设备选取等具有实际指导意义。