【正文】 因此，我們可以得到預(yù)期平均負余量為WAV = ，即遠小于標稱負余量。補償環(huán)的功能通過狹縫的橡皮套向模具施加預(yù)應(yīng)力。本文作者等人分析了（采用數(shù)值模擬和實際負余量的測量）預(yù)應(yīng)力模具（用于接頭外殼的生產(chǎn)）中負余量在其特性上的影響[ 7 ]。兩種類型的模具在第一個還原階段的單位壓力相似，但在下一個階段錐形模具更高。這就是由網(wǎng)格曲線法確定出物體在拱模鍛造時的對象比在錐模鍛造時延展較少（La 磅）。目前復(fù)雜成型（向前和向后擠壓）閉模的冷或熱多鍛造是在長期生產(chǎn)中被使用的。他們從變速箱向前輪傳送扭轉(zhuǎn)力。在[ 4 ]的模具輪廓的優(yōu)化序列二次規(guī)劃（SQP）已成功地應(yīng)用到解決非線性優(yōu)化問題。zier曲線及其他專用的優(yōu)化方法來算術(shù)地描述模具輪廓。錐形輪廓，與角最小化過度變形，可能會得到良好的擠出工藝參數(shù)和好的產(chǎn)品質(zhì)量，它可以更容易得到。三種類型的模具輪廓：流線型，曲線型和圓錐型一般都是應(yīng)用在工業(yè)上。因為這個原因，在操作中代替鍛造生產(chǎn)大多被用于工業(yè)精鍛。而氮化是通過提高其表面的硬度和耐磨性來增加的刀具壽命。加工可能導(dǎo)致刀具出現(xiàn)裂紋。鍛造中熱的材料的摩擦對刀具的工作表面很不利使它們之間產(chǎn)生磨損。根據(jù)預(yù)期硬度要求，回火溫度的選擇應(yīng)按照適當?shù)幕鼗饒D進行。同時浸泡的時間是很重要的。奧氏體化（保持在奧氏體化淬火溫度）。后者通常被冷卻到大約150176。在結(jié)構(gòu)的變化（從退火態(tài)結(jié)構(gòu)到硬化后結(jié)構(gòu)）體現(xiàn)在體積的增加上，這是由于回火是再次減少卻不能恢復(fù)退火狀態(tài)量。處理原因是應(yīng)力的產(chǎn)生，這是在加熱到淬火溫度的過程中釋放而引起的，同時產(chǎn)生尺寸的變化。例如，出現(xiàn)在用工具鋼制成的接地工具表面的裂紋可以通過人為的不恰當回火或過熱奧氏體化造成。也有其他的非傳統(tǒng)刀具材料被考慮。[ 21 ]，在高的鍛造溫度下超過70%例的刀具壽命取決于磨損。通過不同的刀具生產(chǎn)商提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示工具失敗的最常見原因是：刀具在冷工作中產(chǎn)生疲勞裂紋和過度磨損，材料塑性流動和熱工作產(chǎn)生的熱疲勞[ 20 ]。關(guān)于環(huán)境影響和刀具壽命，最好的結(jié)果是通過工具潤滑系統(tǒng)組成的使用來實現(xiàn)一種基于石墨金屬坯料潤滑膜和模具游離石墨潤滑油。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)熱鍛工藝不適于摩擦條件的保證。潤滑油應(yīng)具有高沸點（這樣就不會失去它的高溫摩擦學(xué)性能，），低的熱傳導(dǎo)（防止鍛造物體被冷卻下來和工具過熱），在操作溫度下有適宜的粘度和低的有效摩擦系數(shù)。許多精密鍛造產(chǎn)品分模線是在工作面附近，因此會因為非正常閉合而發(fā)生變形。使用物理建模分析金屬材料流動會發(fā)現(xiàn)[ 9 ]樣品太薄弱，位于模具的位置不正確，會發(fā)生彎曲。以避免材料溢出。過多的能量使模具內(nèi)部壓力增加，這可能會導(dǎo)致某些工具的彈性變形（如沖力和反方向的沖力）并最終導(dǎo)致刀具的彈性回跳。此外，冷卻和潤滑設(shè)備應(yīng)與壓力機一體化。一次成型操作的速度越高，變形抗力和所需的成形力就會越大。~1秒。、加工速度精密鍛造過程通常是在高速下進行的。因此鍛造過程中型坯和金屬塊的設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本[ 1，3，11 ]。這是保證獲得鍛造預(yù)成形高質(zhì)量小偏差產(chǎn)品所必要的。%–1%，176。176。這意味著工具的溫度需要監(jiān)控，例如，通過熱象相機（圖5b）。由于熱膨脹導(dǎo)致間隙減小使機床組件可以緊密連接起來。通過優(yōu)化選擇工藝參數(shù)可以顯著提高刀具的壽命和提高鍛件質(zhì)量，從而增加整個過程的生產(chǎn)力。因此，在生產(chǎn)中過程的規(guī)格必須堅持，需要適當?shù)牟僮髁?xí)慣和技術(shù)文化。用這種方法才能獲得精確形狀的鍛造成品。鍛造的過程和控制的穩(wěn)定性必須按計劃進行以保證鍛件的高質(zhì)量。為了保證鍛件具有高質(zhì)量必須保持持續(xù)不斷溫度。舉個例子，一個低碳鋼產(chǎn)品制造的過程如圖3所示。由于這個原因閉式模鍛（常采用復(fù)合物的形成，即向前和向后的擠壓）應(yīng)用于精密鍛造預(yù)成型。這種方法的目的是產(chǎn)生凈成形，或至少近凈成形零件。有時可以利用材料的超塑性。由于大量和多種因素（及其相互關(guān)系）對精鍛成形的影響，這個過程是很難分析。刀具的使用壽命取決于鍛造條件，工藝人員，刀具材料，型坯的形狀，金屬塊的形狀，等等。由于其自身的優(yōu)點，精密鍛造是生產(chǎn)相對昂貴材料汽車零件的最流行的技術(shù)。建議解決以及研究這些問題被弗羅茨瓦夫大學(xué)的金屬成形工藝技術(shù)部提出了。[M]．國防工業(yè)出版社，2011[2] 李志尊． 錯誤！超鏈接引用無效。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。經(jīng)過這次十字軸的鍛造模具設(shè)計，讓我更加熟練的掌握了整個模具的設(shè)計過程。但是由于自身知識儲備、時間、研究環(huán)境等各方面因素的限制，還有許多等待進一步完善和發(fā)展的工作。這些也正是我們進行此次畢業(yè)設(shè)計的目的所在。等等這些益處，不再是空話。通過這次課程設(shè)計，想到了上課時一次有一次問過老師的問題今天不再是浮云，想到了課本上許許多多未曾出現(xiàn)的新知識，今天我卻發(fā)現(xiàn)了，想到了今天能夠和同學(xué)坐在一起翻著同樣的書、討論著千奇百態(tài)的問題，那未來又算得了什么。 模具總裝配圖如圖44為十字軸模具總裝配圖的主視圖、上視圖和正三軸測圖。熱模鍛壓力機采用短而粗的整體連桿剛度大的偏心軸，縮短曲軸支撐間距，降低機身高度加大機身截面，采用剛度大的裝模高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，整體剛度高，減少機器變形提高鍛件精度。熱模鍛壓力機直接采用電力機械傳動，因而傳動效率比較高。R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數(shù)值。圖42 中間導(dǎo)柱上模座凹模周界HhL1B1SRl2D(H7)D1(H7)LB基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差24024080153803303155510050+050+0表41 中間導(dǎo)柱上模座結(jié)構(gòu)參數(shù)圖43 中間導(dǎo)柱下模座凸模周界HhL1B1SRl2d(R7)d1(R7)LB基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差24024085153803303155510035+005040+0表42 中間導(dǎo)柱下模座結(jié)構(gòu)參數(shù)圖44 A型導(dǎo)柱和導(dǎo)套A型導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式見圖43，其各部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表43，材料選用20鋼，～，硬度58～62HRC，技術(shù)條件按JB/T 8070—1995的規(guī)定。圖311 傳統(tǒng)工藝下的預(yù)鍛模腔圖312 改進后的預(yù)鍛型腔圖313 傳統(tǒng)工藝下預(yù)鍛結(jié)束和終鍛結(jié)束圖314 改進后預(yù)鍛結(jié)束和終鍛結(jié)束從圖313和圖314中可以看出，運用改進后的模具進行預(yù)鍛成形后，預(yù)鍛件不再有飛邊存在，整個預(yù)鍛件過渡合理，在整個預(yù)鍛過程中，坯料的形狀處在圓滑狀態(tài)，盡可能的減少了突然變形，提高了坯料的成形性，因此，不再有飛邊產(chǎn)生，同時降低了載荷，使鍛件預(yù)成形效果好，終鍛時，金屬便能很好的填充終鍛模腔。改進預(yù)鍛模腔與傳統(tǒng)模腔不同之處，在于改進模腔髖部的拐角用圓弧進行了過渡，這樣就是金屬在流動到拐角處，不在因為很大的阻力而影響其流動，同時，也就減少了在這個部位飛邊擠出的可能。那么要消除飛邊就要改變預(yù)鍛模腔外形設(shè)計。 預(yù)鍛模的設(shè)計傳統(tǒng)工藝預(yù)鍛模具，在預(yù)鍛階段總會或多或少產(chǎn)生飛邊，不利于十字軸的最后成形，預(yù)鍛飛邊的出現(xiàn)，不僅浪費了材料，還造成終鍛所需打擊力的提高十字軸類零件在鍛造成形過程中，坯料在模具的壓力下，會發(fā)生變形,向髖部和軸部流動。由此，坯料直徑D可在下列范圍內(nèi)選擇：D’=（～）3V=（～）≈～（mm）計算出D’后，依據(jù)國家標準盡力選用本廠常用的規(guī)格D。R1=5R2= R1+2=7R3= R6=3R4=R5=5十字軸終鍛模上模鑲塊如圖36所示，終鍛模下模鑲塊如圖37所示。常在鍛模模塊上設(shè)置鎖扣來平衡錯移力，保證鍛件精度和便于模具安裝、調(diào)整等。鑲塊承壓面強度校核：該件在16MN級熱模鍛壓力機上模鍛，P=F/A=160001000/57600≈式中：F—熱模鍛壓力機的標稱壓力，kNA—模塊底面的有效承壓面積mm2小于允許的極限值（300MPa），故可以采用。%的收縮率繪制，如圖32和圖33。k1—鋼種系數(shù)，低合金結(jié)構(gòu)鋼k1=1。鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為：S=Md/Mn（Md為鍛件質(zhì)量，Mn為外輪廓包容體質(zhì)量）。一些邊界條件的設(shè)置也需有個合適值，總之，參數(shù)的調(diào)整是得到一個理想的運行不可缺少的過程。在本課題中，通過分析等效應(yīng)力應(yīng)變、載荷、金屬流動方向等對比不同方案下十字軸成形狀態(tài)并得出結(jié)論，值得注意的是，在對比中，所用參數(shù)范圍應(yīng)該相同，不論是效果圖還是曲線圖。在前處理過程中，材料參數(shù)、網(wǎng)格劃分、運動設(shè)立、特性等幾個比較重要的參量，有些參量在模擬過程中是要不斷地修改的，特別是網(wǎng)格的重新劃分，對模擬運算影響比較大，往往需要幾次反復(fù)才能成功，是比較費時的。PRO/E、UG等三維CAD軟件，均可用來設(shè)計模具，并生成DEFORM可前處理文件格式。FEM引擎同樣可用于剪切和裁邊的模擬計算。依據(jù)分析成形過程特點，網(wǎng)格生成器在有精度要求的區(qū)域生成質(zhì)量更優(yōu)的單元，降低了整體的計算規(guī)模和運算要求。DEFORM是一個模塊化的模擬系統(tǒng)，包括有限元模擬器、前處理器、后處理器和用戶處理器四大模塊。 最后為了給模擬做準備，還會用到一些測量性的操作。在完成布爾運算操作后，工具體將成為目標體的一部分。 復(fù)合曲線操作：通過復(fù)制其他曲線和邊來創(chuàng)建曲線。 基準平面操作：通過基準平面操作，可以在已有基準平面的基礎(chǔ)上，以其為參照，建立新的基準平面，以此來滿足在設(shè)計過程中，隨著視圖的變換，設(shè)計所需方向性的改變。特別是在NX 5的整個界面以及對話框中增加了多個面板，同時，在各個模塊中執(zhí)行每一個操作步驟時，在繪圖區(qū)上方的信息欄和提示欄中將提示操作信息，便于用戶做出正確的選擇，便于用戶上手。同時，美國通用汽車、波音、GE噴氣發(fā)動機等公司都是UG軟件的重要用戶。 UG簡介 UG產(chǎn)品概述 Unigraphics（簡稱UGS）軟件由美國麥道飛機公司開發(fā)，于1991年11月并入世界最大的軟件公司—EDS（電子資訊系統(tǒng)有限公司），該公司通過實施虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD）的理念提供多極化的、集成的、企業(yè)級的軟件產(chǎn)品與服務(wù)的完整解決方案。為了保證鍛件的形狀和尺寸精度，設(shè)計熱鍛模具時應(yīng)考慮鍛件和模具的熱收縮，根據(jù)金屬塑性成形理論，塑性變形時金屬主要朝著最大主應(yīng)力的方向流動。一般說來，設(shè)備工作速度高時，金屬變形速度也快，金屬變形的慣性和變形熱效應(yīng)突出。在模鍛過程中，上模和下模逐漸接近，飛邊槽橋部間的高度不斷減小，隨著模鍛的進行，上下模間的距離從大變小，產(chǎn)生的飛邊阻力也從小變大，開始時大量金屬流入飛邊槽，到最后隨著飛邊的增多，阻力加大，后產(chǎn)生的飛邊量在減少。注意不能過高，會影響模具強度。 圓角半徑對金屬流動的影響很大，半徑小時，金屬經(jīng)過圓角半徑流入模具時要消耗較多的能量，不易填充模腔，而圓角半徑過大時，不僅會增加金屬消耗和機械加工量，還會造成金屬過早流失，使模腔充不滿。 影響金屬成形的因素 從開式模鍛變形金屬變形過程分析，影響金屬成形的主要有兩大方面，內(nèi)部因素就是終鍛前坯料的形狀和尺寸，這主要取決于鍛造時金屬的變形量；還有坯料本身成分和溫度是否均勻，成分和溫度不均勻?qū)鸩牧献冃螒?yīng)力不均勻。第四階段是打靠階段，隨著上下模具的運動，飛邊越來越小，飛邊內(nèi)的金屬溫度較低，阻力增大，為了將型槽的多余金屬排入飛邊槽，需要更大的打擊力，所需的能量也將消耗整個成形所需能量的很大部分。第二階段是充滿模腔階段，金屬被擠入模腔后，毛坯的側(cè)面鼓起來與凹模的側(cè)壁開始接觸，到整個側(cè)表面與模壁貼合且模腔間隙完全充滿為止，在這個階段中，變形金屬的流動受到了模壁的阻礙，變形力開始顯著增大。 本課題所采用的是開式模鍛，這就要注意飛邊和間隙對十字軸成形的影響。而從模具上來說，生產(chǎn)一套模具所要求的不論從設(shè)備還是技術(shù)層面都要比生產(chǎn)一個零件要高，這樣模鍛相比自由鍛來說，前期投資比較大，準備周期比較長，所以模鍛主要用于在大批量的生產(chǎn)中小型鍛件中，十字軸的生產(chǎn)正符合這些特點。坯料在1200攝氏度下在預(yù)鍛模中進行預(yù)鍛成形。其中模鍛又分為預(yù)鍛和終鍛兩個過程。 再通過三維造型軟件對改進后的熱鍛十字軸零件進行三維實體化造型。圖21 常見十字軸零件圖和模鍛件圖 課題的研究方法 本課題是通過借鑒大量的十字軸的傳統(tǒng)加工方法，利用有限元模擬軟件，模擬十字軸的成形過程，通過學(xué)習(xí)文獻中關(guān)于模擬十字化的分析方法分析計算模擬結(jié)果等找到工藝缺陷，并依據(jù)所學(xué)基礎(chǔ)知識對工藝進行改進，再通過模擬對比，如此反復(fù)，直到達到工藝的最優(yōu)化。一般情況下其塑性、韌性好，產(chǎn)生斷裂的傾向性減少，熱鍛一般不易產(chǎn)生織構(gòu)，十字軸的擇優(yōu)取向性較小。(3) 設(shè)計計算鍛造模具各工作部分尺寸，設(shè)計導(dǎo)向及卸料裝置，完成模具材料選擇等工作，并繪制模具圖。因此，本文擬采用熱模鍛方法成形某型號十字軸。利用切削加工方法加工十字軸類零件，生產(chǎn)工序多，效率低，材料浪費嚴重，并且切削加工不僅不能強化軸肩部位的強度還會破壞零件的金屬流線結(jié)構(gòu)，不易采用。十字軸式萬向聯(lián)軸器，從國內(nèi)外的發(fā)展趨勢看，一方面是如何提高它的承載能力和質(zhì)量，延長使用壽命；另一方面是如何擴大它的應(yīng)用范圍，以滿足多種機械設(shè)備的需要。顯然，這是由于軸頸上載荷引起的應(yīng)力超過了材料的彎曲應(yīng)力極限與接觸應(yīng)力極限所致或者叉頭根部彎曲應(yīng)力不足。伸縮量達 1000mm。如德國的 GWB 公司和 Voith 公司分別生產(chǎn) SWP 型和 SWC 型，日本的 Koyo 公司ПAJico 公司分別生產(chǎn) SWZ 型和 SWP 型，而美國和意大利則生產(chǎn) SWB 型、SWZ型和 SWP 型。十字軸式萬向聯(lián)軸器的主要構(gòu)件由主、被動叉頭與十字包組成 ,傳遞動力的中間受力元件為十字軸。因國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，再者有些大型設(shè)備中的主傳動軸一時還無法達到要求，故失去了一部分市場。我國目前常用的聯(lián)軸器有：梅花萬向接軸、滑塊萬向接軸、弧形齒接軸及十字軸式萬向聯(lián)軸器。因此實際生產(chǎn)數(shù)字化的重要性不言而喻。而汽車轉(zhuǎn)向節(jié)中的十字軸正是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必不可少的組成部分，而且承擔(dān)著重要分量的安全責(zé)任。從數(shù)學(xué)模型上