摘 要

大型曲軸是大型內(nèi)燃機的關鍵部件，彎曲鐓鍛法是生產(chǎn)大型全纖維曲軸的先進方法。針對大型曲軸生產(chǎn)中常見的問題，本文主要通過采用剛粘塑性有限元法（FEM），利用先進成熟的美國DEFORM3D模擬軟件，對國內(nèi)最大的全纖維鋼曲軸的TR鐓鍛法成形進行模擬研究。對曲軸法蘭、曲拐熱成形工藝的全過程進行計算機數(shù)值模擬仿真，得到了模具型腔充填程度及彎曲力和鐓粗力等各種場量信息，為曲軸熱成形工藝優(yōu)化、工裝設計、模具設計提供理論依據(jù)。模擬分析結果表明，初期較低的彎曲速度和變形后期較高的彎曲速度模式可以使金屬更好地充滿模腔。探討了成形過程中容易產(chǎn)生的飛邊過大、模具尖角處難充滿，曲拐角部出現(xiàn)塌角、折疊等常見缺陷的成因，并提出了改變坯料及模具尺寸、合理劃分溫度梯度的優(yōu)化建議。


關鍵詞：大型曲軸,TR法彎曲鐓鍛,三維剛塑性有限元



















ABSTRACT

Heavy crankshafts are key parts in heavy internal-combustion engines.Bend-upset forging is an important technology in the production of the crankshaft. In order to solve the problems in the production of heavy crankshaft, based on the DEFORM-3D software, by the 3-D finite deformation rigid -plastic FEM method, the TR upsetting process of crankshaft is simulated, and the die cavity filling level, the force-displacement curves are given. Those provide the possibility to design the optimum forming technology and die geometry dimension, improve the forging quality and extend the die life. On the ground of simulations,lower bending speed at the beginning and highe rspeed at the ending benefit filling.genesis of the common forming defects like flash Size is too large,difficult to fill the corner of die, sunkcorner defect of formed crank, folding are sdutied. The optimical design of the parameters of the crankshaft and dieis studied and improved schemes are put forward.


Key words：Heavy crankshafts, TR Bend-Upsetting, 3D Rigid-Plastic FEM


















目 錄

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1緒論 1
1.1 課題研究意義和現(xiàn)狀 1
1.2 塑性成形問題求解方法 2
1.2.1 主應力法 3
1.2.2 滑移線法 3
1.2.3上限法 3
1.2.4上限法單元法 3
1.2.5 有限元法 3
1.3有限元模擬技術發(fā)展史概述 4
1.4 課題研究的主要內(nèi)容 5
2曲軸彎曲鐓鍛工藝分析 6
2.1 彎曲鐓鍛工藝簡介 6
2.2 RR鐓鍛法 6
2.2.1 RR鐓鍛法工作原理及裝置結構 6
2.2.2 RR鐓鍛法鐓粗力分析 7
2.2.3 RR鐓鍛法運動分析 7
2.3 TR鐓鍛法 7
2.3.1 TR鐓鍛法工作原理及裝置結構 8
2.3.2 TR鐓鍛法鐓粗力分析 10
2.3.3 TR鐓鍛法運動分析 10
3塑性有限元理論 12
3.1 有限元的基本思想 12
3.2 基于不同材料本構關系的有限元法 12
3.2.1 彈塑性有限元法 12
3.2.2 剛塑性有限元法 13
3.2.3 剛粘塑性有限元法 13
3.3 剛塑性有限元基本方程 13
3.4 剛塑性有限元的變分原理 14
3.4.1不完全廣義變分原理 15
3.4.1 Markov變分原理 15
4曲軸鐓鍛成形數(shù)值模擬 16
4.1 DEFORM軟件簡介 16
4.2 曲軸最大法蘭成形模擬及結果分析 17
4.2.1 曲軸最大法蘭相關工藝尺寸參數(shù) 17
4.2.2 曲軸最大法蘭鐓鍛工藝參數(shù)設定 18
4.2.3 有限元模型的建立 18
4.2.4 計算條件的設置 19
4.2.5 曲軸最大法蘭成形模擬結果分析 21
4.2.6 曲軸最大法蘭成形缺陷及優(yōu)化建議 22
4.3 曲拐成形模擬及結果分析 23
4.3.1 曲拐相關工藝尺寸參數(shù) 23
4.3.2 曲拐鐓鍛工藝參數(shù)設定 23
4.3.3 有限元模型的建立 24
4.3.4 計算條件的設置 25
4.3.5 曲拐成形模擬結果分析 27
4.3.6 曲拐成形缺陷及優(yōu)化建議 29
5 結論與展望 30
5.1 結論 30
5.1 展望 30
致 謝 31
參考文獻 32