發(fā)動(dòng)機(jī)連桿熱鍛成形數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、連桿是轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能零件之一，其作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿一般通過模鍛工藝生產(chǎn)，鍛件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求高、尺寸公差和重量公差窄。采用兩模腔鍛模生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿不僅可以提高生產(chǎn)效率而且可以降低生產(chǎn)成本。但復(fù)雜的模腔布局容易使連桿鍛件出現(xiàn)折疊、塌角等鍛造缺陷。
　　本文所述熱鍛連桿的材質(zhì)為非調(diào)質(zhì)鋼SVDH20S1。連桿棒料中頻感應(yīng)加熱之后直接進(jìn)入模鍛工序，且模鍛之前無需輥鍛制坯，模鍛之后鍛件無需熱處理

2、。然而，采用兩模腔鍛模生產(chǎn)連桿時(shí)，最大的問題在于控制成形載荷和鍛件質(zhì)量，同時(shí)鍛造中模具磨損也不容忽視。解決這些問題的途徑通常是借助數(shù)值模擬對(duì)連桿熱鍛工藝進(jìn)行分析并對(duì)模具進(jìn)行優(yōu)化。
　　基于有限元模擬分析了連桿熱鍛三工序。首先，設(shè)計(jì)了雙模腔連桿鍛模并提出了模腔中心距、模腔旋轉(zhuǎn)角和中心飛邊倉深度三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。其次，建立了三因素二水平正交試驗(yàn)方案并使用DEFORM3D軟件執(zhí)行模擬，結(jié)果表明：預(yù)鍛1工序的成形載荷、折疊傾向和模具磨損深度在

3、三個(gè)工序中均處于最高水平；模膛中心距和模膛旋轉(zhuǎn)角是影響成形載荷和鍛造缺陷的主因素；中心飛邊倉深度主要影響終鍛模具磨損。
　　采用響應(yīng)面法對(duì)連桿預(yù)鍛模具設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。使用中心復(fù)合設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案，三因素為模膛中心距、模膛旋轉(zhuǎn)角和飛邊厚度，兩個(gè)響應(yīng)為預(yù)鍛1最大成形載荷和最大模具磨損深度。執(zhí)行數(shù)值模擬并建立樣本集合，通過擬合得到響應(yīng)面模型。方差分析顯示兩個(gè)預(yù)測(cè)模型的精度均達(dá)到93％以上。以預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，通過非線性算法進(jìn)行若干次