【正文】 的重要地位和作用。對于汽車制造業(yè)來說，未來的競爭核心將是新產(chǎn)品的競爭，如何實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、短周期的汽車零件的開發(fā) 、生產(chǎn) ，是贏得汽車市場的關(guān)鍵。 調(diào)查 資料表明， 濟南某汽車零件鍛造廠的模具費一年在 2020萬元左右。 目前， 有限元數(shù)值模擬方法在鍛造工藝和模具設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。模具的設(shè)計與制造合理與否，直接決定著能否生產(chǎn)出滿足要求的制品。 隨著中國汽車工業(yè)的進一步發(fā)展，鍛 件的需求量會 持續(xù)增長。 按重量計算，汽車 零件中 有 17~19%的鍛件。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)向節(jié)，有限元，數(shù)值模擬，鍛造工藝，模具焊修 目錄 目 錄 1 緒 論 ...........................................................................................................1 課題的研究背景 ......................................................................................................... 1 塑性加工模擬技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀 ..................................................................... 2 熱鍛模制造技術(shù) ......................................................................................................... 6 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu) ............................................................................................. 8 2 有限元技術(shù)基本理論 ...................................................................................9 剛塑性 /剛粘塑性有限元基本方程 ............................................................................ 9 2. 2 剛塑性 /剛粘塑性有限元變分原理 ......................................................................... 10 剛塑性 /剛粘塑性有限元求解過程 .......................................................................... 12 本章小結(jié) ................................................................................................................... 13 3 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造工藝設(shè)計 .................................................................................14 轉(zhuǎn)向節(jié)典型生產(chǎn)工藝 ............................................................................................... 14 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造工藝分析 ............................................................................................... 15 模具設(shè)計 ................................................................................................................... 18 本章小節(jié) ..................................................................................................................... 18 4 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造工藝模擬 .................................................................................19 有限元模擬系統(tǒng) ....................................................................................................... 19 Simufact 軟件功能介紹 ............................................................................................ 20 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛造數(shù)值模擬模型的建立 ........................................................................... 22 鐓粗工步模擬結(jié)果分析 ........................................................................................... 25 擠壓成形過程模擬結(jié)果分析 ................................................................................... 27 預(yù)鍛模擬結(jié)果分析 ................................................................................................... 30 終鍛模擬結(jié)果分析 ................................................................................................... 33 采用 Simufact 軟件優(yōu)化設(shè)計模具實例 ................................................................... 35 本章小結(jié) ................................................................................................................... 38 目錄 5 轉(zhuǎn)向節(jié)熱鍛模的再制造技術(shù) ......................................................................40 熱鍛模的失效方式 ................................................................................................... 40 熱鍛模焊接修復(fù)工藝 ............................................................................................... 42 熱鍛 模銑削工藝 ....................................................................................................... 45 轉(zhuǎn)向節(jié)鍛模再制造應(yīng)用實例 ................................................................................... 50 本章小結(jié) ..................................................................................................................... 50 6 總結(jié) .............................................................................................................52 致 謝 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 再次， 介紹了有限元模擬系統(tǒng)組成及三維有限元模擬軟件 Simufact，建立了汽車轉(zhuǎn)向節(jié)擠壓成形過程的三維有限元模型，并利用 Simufact 軟件 對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)熱模鍛成形工藝進行系統(tǒng)分析，模擬研究其成形過程中的制坯、預(yù)鍛及其終鍛過程，得到成形過程 中金屬的流動規(guī)律，以及等效應(yīng)力、應(yīng)變分布情況及行程 — 載荷曲線。 本文以 斯太爾載重汽車轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件為研究對象，以 UGNX、 Simufact 軟件為基礎(chǔ)，對該產(chǎn)品的鍛造工藝流程進行了模擬分 析，并對其熱鍛模的再制造技術(shù)進行了系統(tǒng)研究。 摘要 摘 要 隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車性能不斷提高，汽車零部件中對高精度、形狀復(fù)雜鍛件的需求量越來越大，鍛造新工藝、省材、節(jié)能工藝等 技術(shù) 的開發(fā)對于新型汽車零件的生產(chǎn)尤為重要。 首先 ， 介紹了 詳細 剛塑性／剛粘塑性有限元基本理論及其求解過程，為 建立 數(shù)值模擬 模型提供了 理論 依據(jù) 。 針對模擬所發(fā)現(xiàn)的問題，進行了模具的優(yōu)化設(shè)計 ，取得了良好的經(jīng)濟效益。 參考文獻 ...........................................................................................................53 緒 論 1 緒 論 課題的研究背景 鍛造是金屬加工的一種重要的工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率高、原材料消耗少，而且可以有效地改善金屬材料的力學性能和組織。鍛件 也 是 汽車 零部件中的 “ 保安件 ”， 汽車發(fā)動機所使用的曲軸、連桿、凸輪軸 ， 前橋所需的前梁、轉(zhuǎn)向節(jié) ， 后橋使用的半軸、半軸套管、橋箱內(nèi)的傳動齒輪等等， 都 是關(guān) 系 汽車安全運行的保安關(guān)鍵鍛件 。 然而，作為塑性加工行業(yè)整體來講，目前仍處于以經(jīng)驗和知識為依據(jù)、以 “試錯”為基本方法的工藝技術(shù)階段 。模具的設(shè)計與制造過程主要依賴設(shè)計人員的經(jīng)驗，需要經(jīng)過反復(fù)的試模、修模和調(diào)整工藝參數(shù)，導(dǎo)致模具設(shè)計周期長、成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不容易得到保證，市場競爭的 優(yōu)勢 難以確立 。采用有限元數(shù)值模擬方法對鍛造過程進行模擬分析，可預(yù)測成形過程中的金屬流動情況、溫度、速度、應(yīng)力應(yīng)變、壓力等物理場量的分布及變化情況，以及模具應(yīng)力及變形狀態(tài)，判斷鍛件是否產(chǎn)生折疊、充不滿和過熱等缺陷，以及模具是否會過早破壞， 可以指導(dǎo)工藝 和模具設(shè)計 ，大幅度縮短模具設(shè)計周期 ，降低制造成本 。模具成本構(gòu)成可以某機車車輛廠 生產(chǎn) 的大連桿為例： 大 連桿重量 50kg/件， 采用10T錘用熱鍛模 ： 模具長 1300mm、寬 800mm、高 450mm； 模具 成本： 材料 （ 5CrNiMo）約 6萬元，加工費約 5萬元 ，合計 11萬元 ；模具 生產(chǎn) 定額 2020件。在這種情況下，鍛造新工藝的開發(fā)對于汽車零件的生產(chǎn)尤為重要，而先進工藝模具設(shè)計方法將對提高汽車零件設(shè)計水平、縮短零件研制周期和降低成本起著舉足輕重的作用。從塑性有限元模擬技術(shù)的發(fā)展看，它已經(jīng)走出了單 純?yōu)槔碚摲治龆M行模擬的探索階段，廣泛應(yīng)用于 一般 工業(yè)生產(chǎn)中。切塊法分析中假設(shè)了主應(yīng)力方向得到的平衡微分方程中的變量是一維的，在給定邊界條件后可以直接求出應(yīng)力分布，但 其 解的精度取決于對問題的假設(shè)程度。但是對于滑移線場未知的復(fù)雜變形問題以及考慮材料硬化、應(yīng)變速率影響、變形溫度引起的熱應(yīng)力等問題，滑移線法則難以施展。在塑性加工中較簡單的問題上，上限法應(yīng)用較多。用形式簡單的上限法能很快估算出近似的擠壓力。 實驗 /解析法 實驗 /解析法是采用物理模型進行試驗?zāi)M的方法，包括網(wǎng)格法