【正文】 感謝我們課題組的吳海利、吳海暘，和他們一起度過(guò)了這段美好時(shí)光是難以忘記的。感謝河北冶金科技的領(lǐng)導(dǎo)，在課題研究上給予的大力支持與幫助。 致 謝衷心感謝我的導(dǎo)師韓鵬彪教授。即，GFM精鍛機(jī)在鍛打Φ315mm至Φ160mm的H13高速鋼棒料時(shí)是可以鍛透的。(a)可以看出在第1道次的變形中由于壓下量較少，坯料整體的應(yīng)變都比較小，變形量最大處主要集中早錘頭與坯料作用的周?chē)?a) 第1道次應(yīng)力等值線(xiàn)（d）第1 道次PPP3應(yīng)力曲線(xiàn) 第1道次應(yīng)力圖16為第2道次應(yīng)力等值線(xiàn)圖及P1，P2，P3的應(yīng)力變化曲線(xiàn)。 破壞分析 在第1道次所選截面上取三個(gè)點(diǎn)P1，P2，P3,(a)所示。 Controls下設(shè)定模擬步數(shù)為370步，每?jī)刹奖４嬉淮巍?4)忽略材料的重力及慣性作用。壓下量：10mm/道次角速度：176。將導(dǎo)入后的錘頭以X軸旋轉(zhuǎn)90176。將建好的模型，保存為STL格式文件。錘頭以前視基準(zhǔn)面，坐標(biāo)原點(diǎn)為錘頭下便面中心點(diǎn)建立。 (3)特征設(shè)計(jì)。它的產(chǎn)品功能模塊包括：基本模塊、曲面造型、特征定義、裝配設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)、工程制圖、圖表設(shè)計(jì)、電纜制造、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、有限元網(wǎng)格等Pro/Engineer軟件具有強(qiáng)大的實(shí)體造型功能。優(yōu)點(diǎn)是由于乘法函數(shù)的引入，使得剛度矩陣對(duì)角線(xiàn)上的零元素消失，變得對(duì)稱(chēng)正定，可以通用的解法進(jìn)行求解；缺點(diǎn)是為了確保迭代過(guò)程的收斂，要適當(dāng)?shù)倪x擇懲罰因子。其主要特點(diǎn)是同時(shí)以節(jié)點(diǎn)位移和靜水壓力為基本未知量進(jìn)行聯(lián)立求解。混合材料的特性取決于熱處理模擬中每步各種金屬的百分比。DEFORM專(zhuān)為大變形問(wèn)題設(shè)計(jì)了一個(gè)全自動(dòng)的、優(yōu)化的網(wǎng)格再劃分系統(tǒng)。DEFORM2D ，1998年退出了三維系統(tǒng)DEFORM3D。 微電子技術(shù)的高速發(fā)展為精鍛機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。精鍛機(jī)由手動(dòng)、半自動(dòng)發(fā)展到自動(dòng)控制，70年代又發(fā)展到用計(jì)算機(jī)控制。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)作為主控單元，以CNC控制技術(shù)直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制、同時(shí)利用各種傳感器組成閉合回路的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的，這種控制方式主要有如下特點(diǎn)：①具有友好的人機(jī)交互性，操作簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)早期引進(jìn)許多精鍛機(jī)是以這種機(jī)型為主。從 20世紀(jì)80年代中期至今，我國(guó)已從奧地利引進(jìn)了400T,500T,800T,1000T和1400T,主要用于鍛制特種鋼、工具鋼和鍛件，使用效果比較理想。世界上有許多國(guó)家在冶金、機(jī)械制造、國(guó)防工業(yè)上采用了精鍛機(jī)來(lái)生產(chǎn)合金結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度合金鋼、鈦合金和難變形合金的產(chǎn)品。如工件為圓截面，則一面低速旋轉(zhuǎn)，一面軸向進(jìn)給移動(dòng)；如工件為非圓截面，則只軸向進(jìn)給而不旋轉(zhuǎn)，將鋼錠直接鍛成方鋼、扁鋼等。鍛壓時(shí)坯料由操作機(jī)的夾頭送入鍛壓箱進(jìn)行往復(fù)鍛壓。為獲得最佳設(shè)計(jì)對(duì)各種方案進(jìn)行比較。許多工程分析問(wèn)題，都可歸結(jié)為在給定邊界條件夏秋季起控制方程(常微分方程或偏微分方程的問(wèn)題。退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。該類(lèi)鋼若采用自由鍛造，錠到才需開(kāi)中間坯，需多火次才能完成。自由鍛造一般使用上下平砧進(jìn)行鍛造。當(dāng)簡(jiǎn)單成形不能滿(mǎn)足碳化物均勻性要求時(shí)，就必須采用特殊鍛造方法，來(lái)改善碳化物均勻性與鋼材纖維方向，以提高工具綜合力學(xué)性能。用噴射沉積技術(shù)生產(chǎn)的高速鋼碳化物分布均勻,顆粒細(xì)小（約6～10181。然后剝掉鋼包套,可以鍛或軋成材。70年代初，由于氣體霧化制粉盒熱等靜壓技術(shù)的進(jìn)步，誕生了粉末高速鋼。 高速鋼的生產(chǎn) 高速鋼冶煉高速鋼多用電弧爐冶煉,用精鍛機(jī)或汽錘鍛。大連鋼鐵集團(tuán)公司和河北冶金科技公司是原冶金部布點(diǎn)的重點(diǎn)高速鋼生產(chǎn)企業(yè),其產(chǎn)量、品種、質(zhì)量一直處在領(lǐng)先地位,為我國(guó)工具行業(yè)提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)的高速鋼,為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。m；而熔煉的高速鋼中的碳化物尺寸為12～30181。50年代后期，由于世界范圍的鎢元素緊缺導(dǎo)致 T1價(jià)格不斷上漲，與此同時(shí)，鉬礦資源不斷被開(kāi)發(fā)，因而促進(jìn)了鉬系、鎢鉬系高速鋼的研發(fā)。碳素刃具鋼和低合金刃具鋼，200～300℃即開(kāi)始軟化，而高速鋼在500～600℃，仍能保持較高的硬度（60HRC左右），因此高速切削刀具一般都采用高速鋼制造。高速鋼發(fā)明至今已近百年主要用作各類(lèi)機(jī)床切削工具。M2就是當(dāng)時(shí)研制成功的典型鎢鉬系高速鋼。m，由于組織均勻碳化物細(xì)小，使粉末冶金高速鋼的硬度和韌性大幅度提高，而且耐磨性比熔煉型高速鋼優(yōu)良。一些重點(diǎn)特鋼企業(yè)如上海五鋼集團(tuán)公司、撫順特殊鋼有限公司、大冶特殊鋼有限公司也積極生產(chǎn)開(kāi)發(fā)高速鋼,長(zhǎng)城特殊鋼公司、貴陽(yáng)鋼廠、西寧特殊鋼有限公司、本鋼特鋼公司等企業(yè)也生產(chǎn)少量高速鋼?，F(xiàn)在國(guó)外一些廠家還采用了爐外精煉,這對(duì)于一些特殊品種的高速鋼來(lái)說(shuō)非常必要,例如雙金屬帶鋸用高速鋼材,要求鋼很純凈,氣體含量很低。它是快速凝固技術(shù)在工業(yè)上成功應(yīng)用的首例冶金材料。瑞典公司則采取了不同的生產(chǎn)工藝。m）,雖略粗于粉末高速鋼,但顯著優(yōu)于常規(guī)鑄鍛工藝生產(chǎn)的高速鋼[6]。生產(chǎn)中通常有以下幾種特殊的鍛造方法:(1)不變方向反復(fù)鐓拔。由于錠料或坯料在自由鍛造的情況下展寬和軸向延伸不受工具的限制，變形阻力小，根據(jù)金屬塑性變形最小阻力定律，自由鍛的錠料或坯料將產(chǎn)生兩個(gè)方向的塑性變形。例如將430mm～430mm的鋼錠鍛到直徑140的圓棒，至少需6火次，而且還需要開(kāi)中間坯。退火溫度一般為860～880℃。但只有方程比較簡(jiǎn)單、幾何邊界想到規(guī)則的少數(shù)問(wèn)題能用解析分法求出精確的解析解。對(duì)一些新產(chǎn)品的方案進(jìn)行驗(yàn)證等，廣泛應(yīng)用于航天、冶金、通信、建筑、化工等各個(gè)工程領(lǐng)域，在實(shí)際應(yīng)用中取得顯著效果。這類(lèi)機(jī)器多用程序控制、數(shù)字控制或微處理控制系統(tǒng)自動(dòng)操作，生產(chǎn)效率高，用以建立熱鍛火車(chē)軸等自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)和冷鍛槍管來(lái)復(fù)線(xiàn)等。徑向鍛造的特點(diǎn)是不需要專(zhuān)用模具，能按預(yù)定程序鍛出精密的軸類(lèi)零件。用不同型號(hào)的精鍛機(jī)分別將鋼錠或鋼坯鍛成圓形、方形、矩形截面的棒材或鍛成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸、實(shí)心軸和空心階梯軸、錐度軸、厚壁管、炮管等。河北冶金科技公司2004年引進(jìn)的SX55型即為SX類(lèi)型。近幾年多進(jìn)行了技術(shù)改造和升級(jí)。②控制精度高。從工藝組成上與其他設(shè)備的聯(lián)合也有了大幅提高，采用液壓鍛壓機(jī)和精鍛機(jī)聯(lián)合作業(yè)，在高速鋼和鈦合金生產(chǎn)中較為普遍，也有采用大小精鍛機(jī)聯(lián)合作業(yè)的。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)在加工，還體現(xiàn)在自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能。它是一套基于有限元仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM是一個(gè)高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng),它主要包括前處理器、模擬器、后處理器三大模塊。DEFORM用來(lái)分析變形、傳熱、熱處理、相變和擴(kuò)散之間復(fù)雜的相互作用,各種現(xiàn)象之間相互耦合。盡管混合變分公式的具體形式不同，但最終的離散方程皆有如下形式：其中[K ]，[E ] 為單剛中非零矩陣，上標(biāo)T 表示轉(zhuǎn)置；Δu 為位移增量；Δp 為靜水壓力增量；R為單元等效外力；F 為單元內(nèi)力；I 為不可壓縮修正項(xiàng)。 雜交有限元雜交應(yīng)力元由卞學(xué)簧于1964年首次提出，其后雜交元理論不斷發(fā)展，其應(yīng)用對(duì)象從二維，平板發(fā)展到三維和殼體，在橡膠類(lèi)材料的小變形中得到了應(yīng)用。它完全集成了表面和實(shí)體建模技術(shù)，是一個(gè)領(lǐng)先的造型軟件。它具有很突出的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段就可以把很多后續(xù)環(huán)節(jié)要使用的有關(guān)信息存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。坯料及夾持器選右視基準(zhǔn)面，以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心點(diǎn)建立。 坯料模型 夾持器 模型導(dǎo)入 各部分位置的確定進(jìn)入DEFORM3D前處理界面，在DEFORM SIMULATION下添加坯料和模具。 Die。/s。在Interobject下設(shè)定各部分之間的摩擦因素：，夾持器與坯料間的摩擦因素要使的夾持器與坯料不能發(fā)生滑動(dòng)，故取摩擦因素為100。時(shí)間增量為1秒。利用DEFORM點(diǎn)追蹤功能。（a）第2道次應(yīng)力等值線(xiàn)（b）第2 道次PPP3應(yīng)力曲線(xiàn) 第2道次應(yīng)力應(yīng)力反映了坯料在鍛造過(guò)程中的首例狀況，當(dāng)坯料受到的應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)發(fā)生起皺或開(kāi)裂的缺陷。(b)可以看到芯部變形量很小，離等值線(xiàn)B=。(a) 第1道次應(yīng)變等值線(xiàn)（b）第1 道次PPP3應(yīng)變曲線(xiàn) 第1道次應(yīng)變(a) 第2道次應(yīng)變等值線(xiàn)（b）第2道次PPP3應(yīng)變曲線(xiàn) 第2道次應(yīng)變 小結(jié)綜合上述的破壞、應(yīng)力應(yīng)變分析可以看出，坯料在錘頭單邊壓下量為20mm的時(shí)候被鍛透。本課題的研究工作是在韓老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、研究計(jì)劃的制定、技術(shù)路線(xiàn)的選擇到系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制，各個(gè)方面都離不開(kāi)韓老師熱情耐心的幫助和教導(dǎo)。特別是鄭偉工程師，在他的幫助下我才順利的完成了該課題的研究。 同時(shí)感謝劉玉忠老師、閆華軍老師、代學(xué)蕊老師和魯素玲老師在我學(xué)習(xí)期間給予的幫助。(3)鍛透性隨壓下量的增加而變大。所以，坯料在第2道次中，芯部被鍛透。合理的變形量，可以起到鍛合內(nèi)部缺陷，破碎碳化物，改善組織的效果。(a) 第1道次破壞等值線(xiàn)(b) 第1道次PPP3破壞曲線(xiàn)圖 第1道次破壞(a) 第2道次破壞等值線(xiàn)圖(b) 第2道次PPP3破壞變化曲線(xiàn) 第2道次破壞 應(yīng)力分析，提取了該三