逆向工程技术在轴类锻件成形上的应用

摘要

本文提出长轴类锻件经多工步成形时确定模具参数的逆向技术，即从终锻工步出发分步逆向调试预成形坯料形状。将逆向调试技术应用于研究长轴类锻件的多工步成形，对调试优化预成形工步及确定模具参数具有重要的指导意义。
　　 本课题采用逆向技术对大长径比轴对称锥齿锻件的冷锻成形工艺进行了研究，以刚塑性有限元法为基础，利用UG建立长轴类锥齿件成形的三维模型，利用DEFORM-3D对成形过程进行有限元模拟，提出以模腔的充填饱满、减小应变梯度、降低终锻力、减小材料损伤等为多目标对预成形工步进行优化。
　　 对不同镦锻形式下的成形极限进行了研究，表明锥形模膛可成形的最大长径比较大，控制弯曲失稳效果较好，长轴类锥齿件的成形应选择锥形模具进行局部镦粗聚料。根据锥形凹模的镦粗规律，研究确定长轴类锥齿件成形的工步数，设计预成形工步的坯料形状。在正向初步设计的基础上，以体积不变原则为前提，将预锻件尺寸参数作优化调整，制订数组参数不同的预成形坯料试样，按照多目标的要求，从终锻工步逆向调试，确定终锻预成形坯料参数的最佳方案，以优化后的方案作为上道次的目标工件，依次逆向逐一模拟并调试，确定上道次预成形坯料的最佳形状，直至初始工步。最终确定了长轴类锥齿件的成形工艺方案，并将模拟效果与实验效果进行比较。
　　 逆向技术成功地应用于长轴类锥齿件的冷锻成形过程，也验证了逆向技术用于指导长轴类锻件的成形设计是可行的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 金属体积成形工艺及其特点

1．2 锻造成形数值模拟的研究现状

1．2．1 基于正向模拟技术的研究现状

1．2．2 基于反向模拟技术的研究现状

1．3 轴类零件的锻造工艺

1．4 本文的研究思想

1．5 本文的研究内容

1．6 本章小结

第二章 轴类锻件的冷锻成形工艺

2．1 镦锻

2．1．1 镦粗

2．1．2 顶镦

2．1．3 中间镦粗

2．2 模锻

2．2．1 开式模锻

2．2．2 闭式模锻

2．3 轴类锻件成形的质量问题及预防

2．4 轴类锻件成形的优化目标

2．5 本章小结

第三章 轴类锻件冷锻成形的数值模拟

3．1 刚塑性有限元法

3．1．1 刚塑性有限元法的基本理论

3．1．2 刚塑性有限元法的基本假设和基本方程

3．1．3 刚塑性有限元法变分原理

3．2 轴类锻件成形的有限元模拟

3．2．1 DEFORM的运算功能

3．2．2 几何模型的建立

3．2．3 有限元模拟的前处理技术

3．2．4 分析求解

3．2．5 有限元模拟的后处理技术

3．3 本章小结

第四章 轴类锻件聚料工步的设计

4．1 轴类锻件冷锻成形工艺的设计

4．2 轴类锻件成形的聚料规则

4．3 冷锻过程局部镦粗规则的模拟研究

4．4 轴类锻件聚料工步的设计

4．4．1 聚料工步的设计依据

4．4．2 聚料工步的初步设计

4．5 本章小结

第五章 轴类锻件成形工步调试的逆向技术

5．1 终锻工步预成形坯料的调试

5．1．1 预成形坯料方案的设计

5．1．2 模拟结果的分析比较

5．1．3 预成形坯料的调试结果

5．2 终锻前一工步预成形坯料的调试

5．2．1 预成形坯料方案的设计

5．2．2 模拟结果的分析比较

5．2．3 预成形坯料的调试结果

5．3 初始工步的模拟

5．4 长轴类锥齿锻件的设计方案

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文