十字軸模鍛工藝設(shè)計與數(shù)值模擬

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文引言近幾年，我國汽車制造業(yè)可以說是我國制造業(yè)發(fā)展的代表，大部分國外廠商的注入，國有品牌的崛起，共同滿足著我國國民對私家車日益增長的需求。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。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，現(xiàn)階段生產(chǎn)十字軸的加工方法主要有機(jī)加工，熱鍛，冷擠壓等。利用機(jī)加工方法生產(chǎn)十字軸，機(jī)加工生產(chǎn)出來的十字軸力學(xué)性能和金屬內(nèi)部流線結(jié)構(gòu)上受到了限制和破壞，所以一般不易采用此種方法加工。利用熱鍛方法生產(chǎn)十字軸，由于金屬在加熱變形過程中，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。利用冷擠壓方法生產(chǎn)十字軸，可獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度，材料利用率高，成形十字軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織均勻，有合理的纖維流線分布，但進(jìn)行冷擠壓加工所需要的條件很高，如需要的設(shè)備噸位大，模具很容易磨損，生產(chǎn)過程中，從模具設(shè)計、潤滑到工藝工序的安排都很復(fù)雜，而從我國基本國情的角度出發(fā)，在我國目前的科學(xué)技術(shù)水平下，還是有相當(dāng)?shù)睦щy，國內(nèi)使用的還不普遍，而在我國普遍采用熱鍛方式加工十字軸，我們有成熟的經(jīng)驗可以借鑒，所以，本課題將以熱鍛十字軸零件為研究對象，對十字軸熱鍛成形工藝進(jìn)行研究設(shè)計。2冷鍛件圖的制定2.1零件的工藝性分析如下零件圖2-1從上可知，該零件屬于完全對稱圖形。十字軸起傳遞動力的作用，承受很大的載荷，采用強(qiáng)度和韌性都好的的材料20GrMnTi。三個圓柱端面需要機(jī)械加工，加上公差余量。以其中一個端面為基準(zhǔn)鍛造機(jī)械加工為成形，該零件采用熱模鍛曲柄壓力機(jī)。熱鍛的成形工藝。利用傳統(tǒng)的模鍛工藝：墩粗一模鍛一切邊。由于該零件面為圓弧過渡，只有中間為矩形塊，且厚度較小，無需設(shè)計起模斜度。零件圖2-1技術(shù)要求：1.熱處理后硬度在55-65HRC2.表面粗糙度為Ra=6.32.2確定鍛件的主要參數(shù)2.2.1分摸面的確定分摸面的基本要求是保證鍛件的形狀盡可能的與零件形狀形同，以及鍛件容易從模堂中順利取出。因此鍛件的側(cè)表面上不得有內(nèi)凹的形狀。確定分摸面時應(yīng)考慮以墩粗成形為主，此外還要考慮提高材料利用率，一般情況下熱模鍛壓力機(jī)的分摸面選擇原則與錘上模鍛相同，因此該零件分摸面選擇在零件的最大橫截面處.分摸面如下圖2-2圖2-22.2.2公差與機(jī)械加工余量的確定確定加工余量的方法有計算法、查表法和經(jīng)驗法三種。查表法此法主要以根據(jù)工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗研究積累的經(jīng)驗所制成的表格為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際加工情況對數(shù)據(jù)加以修正，確定加工余量。這種方法方便、迅速，在生產(chǎn)上應(yīng)用較廣泛。本次采用查表法。加工余量與公差的確定與鍛件形狀的復(fù)雜程度，成品零件的精度要求，鍛件的材質(zhì)，模鍛設(shè)備，工藝條件，熱處理的變形量，校正的難易程度，機(jī)械加工的工序等許多因素有關(guān)。經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊，表5.9知鍛件高度上公差為+1.4mm，下公差為-0.7mm.查表5.10知鍛件水平尺寸上公差+1.5mm，下公差為-0.7mm.查表5.25知模鍛件機(jī)械加工單邊余量1.75mm。2.2.3圓角半徑的確定鍛件上凸起和下凸起的部位均應(yīng)剛帶有適當(dāng)?shù)膱A角，不允許出現(xiàn)銳角。凸圓角的作用是避免模鍛在熱處理時和模鍛過程中因應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂，也使金屬容易充滿相應(yīng)的部位。凹圓角的作用是使金屬容易流動，防止模鍛件產(chǎn)生折疊，防止模堂過早磨損和被壓塌。為適應(yīng)制造磨具所有刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，可按照以下序列值設(shè)計半徑。1.5,2.02.53.04.0。在同一鍛件上選定的圓角半徑規(guī)格應(yīng)該一致。圓角半徑的大小與模鍛件各部分高度H以及高度H與寬度B的比值H/B有關(guān)，可按照下列公式計算：當(dāng)H/B<=2時r=0.05H+0.5,R=2.5r+0.5當(dāng)4>H/B>2時r=0.05H+0.5,R=3.0r+0.5當(dāng)H/B>4時r=0.05H+0.5,R=3.5r+0.5由公式得該零件H/B=24.98/24.98=1十字軸四個端面的圓角半徑r=0.05*24.98+0.5=1.749mm因此取r=2mm十字軸四個內(nèi)端面的圓角半徑r=0.05*34.98+0.5=2.249mm因此取r=2.5mm2.3繪制冷鍛件圖鍛件圖是鍛造最后的鍛件，是機(jī)械加工時指定加工工藝過程，設(shè)計加工夾具的依據(jù)。一般冷鍛件圖成為鍛件圖，用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計，冷鍛件是指在再結(jié)晶溫度以下的成型加工產(chǎn)品，是在回復(fù)溫度以下進(jìn)行的鍛造件。生產(chǎn)中習(xí)慣把不加熱毛坯進(jìn)行的鍛造件稱為冷鍛件。綜上可繪制鍛件圖如下圖2-2鍛件圖2-3技術(shù)要求：1.鍛件端面平行度誤差為0.1mm2.熱處理后硬度在55-65HRC3毛坯尺寸的確定3.1坯料體積的計算首先按下式3.1計算體積。（3.1）該鍛件無需沖孔，沒有沖孔連皮。由如下Pro/E圖3-1可知，由經(jīng)驗公式知。查表5-7得=1.5%。綜上得坯料圖3-13.2計算坯料尺寸在求出坯料的體積后，根據(jù)各類鍛件的形狀和變形特點(diǎn)，可以確定坯料的直徑。該鍛件主要以墩粗?jǐn)D壓方式成形，坯料的長度與直徑的比值應(yīng)該在之間。公式3.2坯料直徑：（3.2）可得=51.28mm取國際標(biāo)準(zhǔn)的圓鋼規(guī)格=55mm。選定國際標(biāo)準(zhǔn)的圓鋼規(guī)格后計算出坯料的長度：=110.95mm4設(shè)備噸位的確定模鍛錘、螺旋壓力機(jī)、熱模鍛壓力機(jī)是鍛造行業(yè)的三大主力模鍛設(shè)備，模鍛錘是在中批量或大批量生產(chǎn)條件下進(jìn)行各種模鍛件生產(chǎn)的鍛造設(shè)備，可進(jìn)行多型模鍛，由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率高、造價低廉和適應(yīng)模鍛工藝要求等特點(diǎn)螺旋壓力機(jī)適用于模鍛、鐓鍛、精壓、校正、切邊、彎曲等工序。但由于螺旋壓力機(jī)的平均偏載能力遠(yuǎn)小于熱模鍛壓力機(jī)和鍛錘。因此，螺旋壓力機(jī)不適合一次加熱完成幾道工序機(jī)架和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的剛性大，工作中彈性變形小，熱模鍛壓力機(jī)屬于曲柄連桿傳動的鍛壓設(shè)備，其噸位是指滑塊距下死點(diǎn)前一定距離內(nèi)，壓力機(jī)所允許的最大作用力。模鍛可以得到精度較高的鍛件。壓力機(jī)的工作行程固定，一次行程完成一個工步。設(shè)有自動頂出裝置。設(shè)備噸位的確定一般有經(jīng)驗公式和理論公式兩種方法。該零件采用經(jīng)驗公式來計算。熱模鍛所需變形力可按經(jīng)驗公式4.1選：（4.1）查鍛造工藝與模具設(shè)計表7-8得1.4,A=4747.77mm。5模鍛工步的選擇5.1模鍛工步方案的確定本次設(shè)計得鍛件為十字軸，為墩粗成形，熱模鍛壓力機(jī)上采用預(yù)鍛工步的目的是主要是是坯料接近鍛件形狀，終鍛時金屬能更好的充滿模堂，避免形成折疊，夾層等缺陷。本次設(shè)計采用其設(shè)計的工步為墩粗-預(yù)鍛-終鍛的成形方式，進(jìn)而鍛造出優(yōu)質(zhì)的鍛件。該鍛件采用一摸一件的成形過程，墩粗后你的坯料直徑應(yīng)與預(yù)鍛十字軸模腔的直徑大小相近。5.2模鍛工步圖的繪制取墩粗后的坯料直徑為64mm，依據(jù)體積不變原則可得坯料的高位72mm。為使預(yù)鍛后的毛坯在終鍛時以墩粗成形為主，。預(yù)鍛的目的就是實(shí)現(xiàn)坯料的預(yù)成形，為終鍛提供合理的坯料分配。但預(yù)鍛結(jié)束后會產(chǎn)生飛邊，這些飛邊會導(dǎo)致終鍛工藝力增加，所以設(shè)計預(yù)鍛模膛深度比終鍛模膛深。終鍛變形更困難預(yù)鍛模堂的高度尺寸比終鍛模堂相應(yīng)的大2-5mm，而寬度尺寸小1-2mm，圓角半徑應(yīng)大于終鍛模堂的圓角半徑2-5mm。終鍛模堂的尺寸應(yīng)是冷鍛件加上熱收縮率所得到的各部分的尺寸。模鍛工步的如下圖5-1所示。模鍛工步圖5-16模膛的設(shè)計6.1終鍛模膛的設(shè)計6.1.1確定熱鍛件圖終鍛模膛按熱鍛件圖制造，熱模鍛壓力機(jī)上熱鍛件圖的設(shè)計方法與錘上模鍛相同。是將鍛件圖的所有尺寸加上收縮率繪制的。熱鍛件圖是用于鍛模設(shè)計和加工制造。熱鍛件圖通過機(jī)械制圖反映在鍛模圖中，是鍛模設(shè)計、制造和檢驗的一項重要技術(shù)文件之一該零件為20GrMnTi，屬于剛鍛件，收縮率一般為1%-1.5%.本鍛件取1.3%。繪制熱鍛件圖如下圖6-1：未注圓角r=2.5熱鍛件圖6-16.1.2飛邊槽的確定熱模鍛壓力機(jī)上飛邊槽的形式和錘上模鍛相似，飛邊槽的作用是增加金屬流出模膛的阻力，迫使金屬充滿模膛。設(shè)計錘上模鍛飛邊槽的尺寸有兩種方式。噸位法和計算法，該次采用噸位法。查鍛造模具簡明手冊表8.6知飛邊槽的尺寸：。可繪制出終鍛模膛飛邊槽形狀尺寸如下圖6-2：飛邊槽圖6-26.2預(yù)鍛模膛的設(shè)計為使預(yù)鍛后的毛坯在終鍛時以墩粗成形為主，預(yù)鍛的目的就是實(shí)現(xiàn)坯料的預(yù)成形，為終鍛提供合理的坯料分模配。但預(yù)鍛結(jié)束后會產(chǎn)生飛邊，這些飛邊會導(dǎo)致終鍛工藝力增加，所以設(shè)計預(yù)鍛膛深度比終鍛模膛深。預(yù)鍛模膛的高度尺寸比終鍛模膛相應(yīng)的大2-5mm，而寬度尺寸小1-2mm，從傳統(tǒng)工藝對金屬流動性的分析可以得出坯料向髖部流動是飛邊產(chǎn)生的主要原因，因此，通過改進(jìn)模具的型腔外形，減少坯料在受壓時向髖部的流動。以傳統(tǒng)工藝下即將出現(xiàn)飛邊時，坯料的形狀為預(yù)鍛型腔的造型，再按照改進(jìn)原則進(jìn)行模具的優(yōu)化。改進(jìn)的方法是將兩軸之間容易產(chǎn)生飛邊的部位采用較大的圓角過渡，提高料的流動性，使飛邊只能在較大的壓下量下出現(xiàn)，保證預(yù)鍛的成形效果。該預(yù)鍛無需設(shè)計飛邊槽。(3)預(yù)鍛模膛的圓角半徑一般大于終鍛模膛，這樣可以減輕金屬流動阻力，防止產(chǎn)生折疊。根據(jù)經(jīng)驗圓角半徑，單位mm，可按下式6.1計算。（6.1）取6.3墩粗臺的設(shè)計使毛坯高度減小、橫斷面積增大的鍛造工序叫作鐓粗。該鍛件為完全對稱鍛件，在模鍛時常采用墩粗變形工步，其作用為去除氧化皮，更重要的是墩粗后的坯料能在變形過程中充滿模膛和不發(fā)生彎曲，為在預(yù)鍛做好準(zhǔn)備。墩粗臺設(shè)計如下圖6-2所示。查鍛造模具簡明手冊表8.9得7鍛模結(jié)構(gòu)的設(shè)計7.1模塊的設(shè)計模塊尺寸除與模膛數(shù)、模膛尺寸、排列方式和模膛間最小壁厚有關(guān)外，還須考慮承擊面，模塊寬度，模塊寬度，模塊長度。裝在模架上的熱模鍛曲柄壓力機(jī)用鍛模的模塊，按形狀分為圓形和矩形兩種。圓形模塊加工方便，適用于模鍛回轉(zhuǎn)體鍛件，矩形模塊可適用于模鍛任何的鍛件。模塊可分為整體式、鑲塊式、整體式模塊易制造，簡單。本次設(shè)計采用整體式模塊，鍵式矩形模架，可查鍛造模具簡明設(shè)計書冊表8.22得：模塊規(guī)格7.2鍛?？傮w結(jié)構(gòu)及高度尺寸的設(shè)計摸座高度在可能下選取最大值，以容納有足夠行程的頂料裝置，鍛模各零件高度尺寸可按照設(shè)備噸位來確定。可查鍛造模具簡明設(shè)計書冊表8.12得：上下模塊間的間隙可以補(bǔ)償模具制造和安裝的微小誤差，防止設(shè)備悶車。上下模塊間的間隙和和飛邊槽的橋部厚度相同，即可得綜上可知鍛模的閉合高度H：（7.1）式中：可知H=680mm。7.3模膛的布排模鍛一種鍛件，往往要采用多個工步完成。因此鍛模分模面上的模膛布置要根據(jù)模膛數(shù)、各模膛的作用以及操作是否方便來確定，原則上應(yīng)使模膛中心（模膛承受反作用力的合力點(diǎn)）與理論上的打擊中心（燕尾中心線與鍵槽中心線的交點(diǎn)）重合，以使錘擊力與鍛件的反作用力處于同一垂直線上，從而減小錘桿承受的偏心力矩，有利于延長錘桿使用壽命，減小導(dǎo)軌的磨損和模塊燕尾的偏心載荷，在保證應(yīng)有的打擊能量和鍛模有足夠強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減少模塊尺寸，這樣，模塊壽命長，鍛件精度高。當(dāng)模面上既設(shè)有終鍛模膛，又有預(yù)鍛模膛和制坯模膛時，可選擇平行布排。將各工步模膛平行布排在模面上，本次采用平行布排，經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊表8.45得預(yù)鍛模膛與終端模膛之間的距離為116mm，預(yù)鍛模膛與墩粗臺間距離為90mm，導(dǎo)向裝置分別分布在鍛模的四角。7.4頂料裝置的設(shè)計模架內(nèi)設(shè)有頂料裝置，用于傳遞熱模鍛壓力機(jī)頂料力。該零件為完全對圖形，使用單頂桿時，為保證鍛件能平穩(wěn)頂出，必須使用頂桿處于鍛件的中心或中心附近，本次設(shè)計采用直接式頂料機(jī)構(gòu)。該零件無需設(shè)計排氣孔，設(shè)計頂料裝置與鍛模裝置之間的空隙即可排氣訂料裝置設(shè)計在鍛件的中心。頂料裝置設(shè)計如下圖7-1所示。圖7-1墩粗臺圖6-28導(dǎo)向裝置的設(shè)計熱模鍛壓力機(jī)鍛模采用導(dǎo)向裝置主要是為了減少模具錯移，提高鍛件精度，便于模具調(diào)整。導(dǎo)柱要有足夠的強(qiáng)度和剛度以承受模鍛過程中產(chǎn)生的錯移力，導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間應(yīng)留有足夠的間隙以補(bǔ)償制造中的偏差、設(shè)備滑塊和工作臺的不平行度、鍛造過程中的自身受熱膨脹等因素的影響。8.1導(dǎo)柱的設(shè)計經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊表8.28得：導(dǎo)柱的材料：20鋼，得如下圖8-1:8.2導(dǎo)套的設(shè)計經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊表8.28得：導(dǎo)套的材料：20鋼，得如下圖8-2::導(dǎo)柱圖8-1導(dǎo)套圖8-28.3刮圈的設(shè)計經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊表8.28得：刮圈的材料：黃銅，得如下圖8-3刮圈圖8-310裝配圖的繪制可以繪制裝配圖如下圖10-1所示裝配圖10-111鍛件的加熱規(guī)范與后續(xù)處理11.1鍛件的加熱規(guī)范原材料在鍛造之前必須要按照鍛件的大小和工藝要求切割成一定的坯料。本次的下料方法采用應(yīng)用最普遍的鋸切的方法。鍛造的加熱方法有燃料加熱、電加熱等。電加熱有電阻爐加熱，接觸電加熱，鹽浴爐加熱，感應(yīng)加熱。電阻爐加熱操作方便，加熱溫度易控制。本次加熱方法用電阻爐加熱。經(jīng)查鍛造模具簡明設(shè)計手冊表1.12得：20GrMnTi的鍛造溫度范圍900℃--1200℃。坯料的直徑或邊長小于300mm時,20GrMnTi的最高允許裝爐溫度為900度。根據(jù)實(shí)際情況取800℃為裝爐溫度，加熱時間為0.5h，單列順排裝料最小保溫時間為2h，總加熱時間為2.5h?？傻贸霰敬渭訜岬募訜嵋?guī)范如下圖11-1加熱規(guī)范圖11-111.2鍛件的冷卻鍛件的冷卻規(guī)范制定的關(guān)鍵是冷卻速度，鍛件的冷卻方法有：在空氣中冷卻、在坑（箱）內(nèi)冷卻、在爐內(nèi)冷卻。鍛件的冷卻方法應(yīng)根據(jù)材料的性質(zhì)、鍛件的形狀、尺寸和鍛造變形情況，等因素來確定合適的冷卻速度。一般，合金化程度低、斷面尺寸較小、形狀比較簡單的鍛件可以冷卻速度較快，比如可以鍛后空冷；反之，則需緩冷或分階段冷卻。該零件為20GrMnTi，為合金滲碳鋼；鍛件尺寸較小，考慮到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性，本次采用在空氣中冷卻。11.3鍛件切邊的選擇模鍛件的沖切方式應(yīng)根據(jù)鍛件的材料性質(zhì)，形狀尺寸以及工序間的配合等因素綜合考慮。對于冷切而言，所需設(shè)備噸位大，鍛件容易產(chǎn)生裂紋。所以本次采用熱切方法。11.4鍛件的熱處理鍛件的熱處理是調(diào)整鍛件的硬度，利于切削加工，消除鍛件的內(nèi)應(yīng)力。避免機(jī)械加工時變形，改善組織，消除白點(diǎn)等。該零件為20GrMnTi，為合金滲碳鋼，可用調(diào)質(zhì)的方法對鍛件來進(jìn)行熱處理。熱處理規(guī)范：淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷;回火200℃,水冷、空冷即可。鍛件的熱處理如下圖11-2。為了使鍛件具有更好的硬度與耐磨性最后對鍛件滲碳淬火，使用熱處理設(shè)備為：滲碳爐。熱處理圖11-212deform軟件的數(shù)值模擬12.1上下模膛Pro/E的繪圖首先，創(chuàng)建一個新文件，進(jìn)入建模功能。點(diǎn)擊【新建】，選擇制造、模具型腔，使用缺省模板，點(diǎn)擊【確定】，選擇毫米單位。點(diǎn)擊【確定】，再點(diǎn)擊工具條選項中的【裝配】，點(diǎn)擊【創(chuàng)建】【手動】【自動】【確定】。點(diǎn)擊工具條選項中的【拉伸】，選擇xoy平面作為草圖平面，第一步畫出一個長寬分別為240*240的一個矩形模塊然后也是運(yùn)用【拉伸】將圓面拉伸成一個矩形。在拉伸高位130的矩形點(diǎn)擊還是點(diǎn)擊【拉伸】在xoy平面草繪一個長寬為240*240的一個平面圖，點(diǎn)擊【聚中】得到一個分型面。在點(diǎn)擊分型面，在點(diǎn)擊【特征】【抽取】。確定的到上模膛如圖12-1，下模膛如圖12-2，上模膛圖12-1下模膛圖12-212.2坯料的Pro/E繪圖首先，創(chuàng)建一個新文件，進(jìn)入建模功能。點(diǎn)擊【新建】，選擇制造、模具型腔，使用缺省模板，點(diǎn)擊【確定】，選擇毫米單位。點(diǎn)擊【確定】，再點(diǎn)擊工具條選項中的【裝配】，點(diǎn)擊【創(chuàng)建】【手動】【自動】【確定】。點(diǎn)擊工具條選項中的【旋轉(zhuǎn)】，選擇xoy平面作為草圖平面，第一步畫出一個墩粗后坯料的半個截面圖，點(diǎn)擊如下圖13-2。第二步將畫出的截面圖旋轉(zhuǎn)成一圓臺。在拉伸高為72mm的圓臺型點(diǎn)擊得到如下圖12-3所示的毛坯料。坯料圖12-312.3deform的數(shù)據(jù)處理打開軟件DEFROM中，點(diǎn)擊圖標(biāo)，單位改換成毫米。在點(diǎn)擊【Geometry】按鈕，彈出一對話框，在電腦中找到所用毛坯的stl文件，再單擊點(diǎn)擊物體信息欄中【Mesh】按鈕，在【NumberofElements】欄中，滑動控制塊到30000網(wǎng)格處，點(diǎn)擊【Preview】按鈕，預(yù)覽毛坯網(wǎng)格劃得是否理想，生成毛坯網(wǎng)格劃分三維圖，如下圖12-4所示。激活毛坯，在【General】欄中找到【Material】項，點(diǎn)擊【Loadmaterialfromlibrary】按鈕，選擇Steel材料中的20CrMnTi，十字軸的鍛造溫度為900℃-1200℃攝氏度，本次取為1100℃，在毛坯【General】中的【Temperature】中輸入,1100℃。點(diǎn)擊【Load】，完成材料數(shù)據(jù)輸入然后就是添加模具，單擊物體樹下的【Insertobject】按鈕，添加上模和下模由于本模擬不考慮，模具的變形，所以對象類型都定義為剛體（rigid）。因為只有上模是運(yùn)動模，所以要激活【Primarydie】按鈕，如下圖12-5所示。在對象信息欄中單擊【Movement】運(yùn)動按鈕。該模具按一定速度移動，定義速度為10mm/s,方向是向著Y軸的正方向，點(diǎn)擊進(jìn)入模擬控制設(shè)定窗口，打開【Step】模擬設(shè)置模擬步數(shù)NumberofSimulationSteps為172。每5步保存一次。點(diǎn)擊完成后單擊【OK】鍵。，最后進(jìn)行運(yùn)算。如下圖12-6所示。坯料圖12-4三維圖12-5圖12-612.4deform數(shù)據(jù)模擬結(jié)果與分析(1)圖12-7是坯料在不同壓下量時的變形情況的網(wǎng)格圖。十字軸坯料在預(yù)鍛過程中，首先與接觸點(diǎn)充分接觸然后在模鍛壓力機(jī)的作用下，發(fā)生鐓粗變形金屬向髖部和軸部流動在，預(yù)鍛結(jié)束時，坯料首先填充髖部，然后再填充軸部。充型圖12-7(2)如圖12-8中可以看出，等效應(yīng)力變化的均勻，沒有出現(xiàn)跳躍性變化，等效應(yīng)力在一定區(qū)域數(shù)值內(nèi)的分布占了很大的面積，這就說明終鍛件在相交部位沒有應(yīng)力相對集中的區(qū)域，由于十字軸自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途，在髖部要承受較大載荷，從等效應(yīng)變效果中可以看出，在整個預(yù)鍛過程中，金屬的流動性較好，應(yīng)變性也比較好，變形區(qū)銜接連貫，應(yīng)變跨度不大，沒有飛邊的產(chǎn)生，金屬在向髖部流動時受到了相對小的阻力，金屬容易成形。十字軸等效應(yīng)力圖12-8(3)如下圖12-9可以看出金屬流動的總體速度高，從圖中可以看出金屬的運(yùn)動方大部分區(qū)域都是線性流動，說明金屬的流動性比較好，特別是在預(yù)鍛結(jié)束時，金屬運(yùn)動方向集中在靠近下模的兩側(cè)，朝向髖部方向，這一特點(diǎn)的原因是因為坯料與下模接觸處的阻力小，金屬流動很好，上端的金屬可以受力的做用產(chǎn)生軸向和髖向的同時流動，離得下模越遠(yuǎn)，軸向流動更顯主動。此外，注意觀察，模腔的金屬流動方向過渡很平緩，沒有出現(xiàn)直接成90度的過度，可以看出金屬的流動性很好，金屬在填充相同區(qū)域所受的載荷減小，同時，圖中可以看出金屬過度平緩，由于金屬朝一個方向流動困難而溢出模腔的情況，出現(xiàn)了少量的飛邊槽。十字軸速率圖12-9(4)如圖12-11中可以看出模具和坯料接觸的初期，模具載荷不大，隨著壓下量的增加，載荷增量很小趨于水平線，當(dāng)進(jìn)行到6.12秒時出現(xiàn)一個小轉(zhuǎn)折，載荷增量增大并使載荷線性增加，隨后一小段時間，載荷增量又減小，這是由于模具拐角與坯料接觸面積太小，在將坯料壓進(jìn)模腔中時，相當(dāng)于模具拐角切入坯料中，這樣就會需要很大的載荷，隨后由于坯料被切開，模具和坯料的接觸面積逐漸增大，載荷的增量也就線性增加，表現(xiàn)在圖上為有一定弧度的曲線，載荷圖12-1112.5十字軸模擬的缺陷分析與改進(jìn)從上圖12-12中可以看出十字軸在預(yù)鍛過程中髖部方向最外端的應(yīng)變高與處在軸部方向的應(yīng)變，其前者的應(yīng)變速率也高于后者，坯料先向髖部流動。在金屬流動的拐角處速率相對于其他區(qū)域來說很小，這是受到預(yù)鍛模腔設(shè)計的影響，拐角不合適或存在比較大的軸肩差，阻礙了金屬的流動。這樣最終會導(dǎo)致填充軸部型腔受到影響，而髖部就像模擬所示出現(xiàn)飛邊在預(yù)鍛階段產(chǎn)生飛邊，不利于十字軸的最后成形，預(yù)鍛飛邊的存在，不僅使十字軸的終鍛產(chǎn)生很強(qiáng)的應(yīng)力集中，而且增大了加工載荷，而且?guī)еw邊進(jìn)行終鍛還會阻礙金屬在終鍛模腔中的流動造成最終的鍛不足。而產(chǎn)生預(yù)鍛飛邊的原因一個是預(yù)鍛模腔設(shè)計的不合理，另一個是坯料的尺寸，當(dāng)坯料尺寸較大時，就會產(chǎn)生預(yù)鍛飛邊，模具不能打靠，對加工精度也會有影響。從模擬結(jié)果上看，那么要消除飛邊就要改變預(yù)鍛模腔外形設(shè)計。通過改變預(yù)鍛型腔的外形，使終鍛時所用的預(yù)鍛件不僅沒有飛邊，還能與終鍛模腔有更大的接觸面積，這樣，就能降低加工載荷，節(jié)約能量，使金屬更好的填充模腔，最重要的使坯料在成形過程中受力均勻。減少飛邊槽的改進(jìn)的方法是將體積精算后。將兩軸之間容易產(chǎn)生飛邊的部位采用較大的圓角過渡，提高材料的流動性，使飛邊只能在較大的壓下量下出現(xiàn)，保證預(yù)鍛的成形效果。然后通過多次模擬并進(jìn)行改進(jìn)。缺陷圖12-12結(jié)束語經(jīng)過一個月的努力，在設(shè)計十字軸鍛造過程中出現(xiàn)過很多的難題，但都在老師和同學(xué)的幫助下順利解決了。在不斷的學(xué)習(xí)中，我體會到設(shè)計論文是一個不斷學(xué)習(xí)的過程，從最初剛寫論文時，面臨著種種難題，我深深地體會到對專業(yè)知識的匱乏，懂得了知識的重要性，只有知識與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合才能設(shè)計出最優(yōu)的方案。通過畢業(yè)設(shè)計，我深刻體會到做好一個完整的事情需要有一個系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題要有耐心，要善于運(yùn)用已有的資源來充實(shí)自己，同時我也深刻體會到對待一個新事物時，一定要從整體考慮，完成一步后再做下一步，這樣才能更加有效。致謝詞本文是在指導(dǎo)教師張琳老師的悉心指導(dǎo)下完成的。張老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心使我終生受益。在論文研究設(shè)計的整個過程中，張老師對我學(xué)習(xí)和生活上無微不至的關(guān)心和幫助，使我能順利完成學(xué)業(yè)，值此論文完成之際，謹(jǐn)向張老師的辛勤培養(yǎng)致以衷心的感謝！感謝張老師在這三年來給予的教誨、關(guān)心與幫助。再次表示深深的謝意！在論文的完成期間，得到了強(qiáng)立行同學(xué)的熱情幫助，為課題的順利進(jìn)展提供了很多建議！感謝同班的陳少波在平時工作、學(xué)習(xí)和生活中的無私幫助，愿兄弟情誼永存。在大學(xué)四年更得到家人無微不至的關(guān)懷和照顧，感謝父母對我學(xué)業(yè)的支持！他們的鼓勵與支持，才能使自己安心學(xué)習(xí)、積極進(jìn)取，順利畢業(yè)。謹(jǐn)向在這大學(xué)三年幫助過和關(guān)心過我而在此無法一一提及的師長、同學(xué)和朋友致以誠摯的謝意。參考文獻(xiàn)[1]：馬修金.鍛造工藝與模具設(shè)計.北京：北京理工大學(xué)出版社.2010.1[2]：魏汝梅.鍛造工(高級工).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004.1[3]：郝濱海.鍛造模具簡明設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.2[4]：呂炎.鍛造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1995.4[5]:編寫組編.鍛模設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.4西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）審查意見書指導(dǎo)教師對學(xué)生所完成的題目為的畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)行情況、完成質(zhì)量的審查意見：成績：指導(dǎo)教師：年月日西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱意見書評閱人對學(xué)生所完成的題目為的畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱意見為：