大型全纖維曲軸TR法成形工藝及動態(tài)再結晶模擬研究.pdf

1、大型曲軸是大型內(nèi)燃機的關鍵部件。由于內(nèi)燃機在工作時，大型曲軸的工況極具惡劣，曲軸的制造質(zhì)量對柴油機性能和可靠性影響很大。近年來，隨著世界造船、石油、發(fā)電、內(nèi)燃機車的快速發(fā)展，對大中型柴油機曲軸質(zhì)量要求越來越高，國內(nèi)外市場對大中型全纖維曲軸需求很大。
　　 曲軸在內(nèi)燃機中主要是將連桿傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，作為動力而輸出做功。目前由于大型?nèi)燃機曲軸尺寸大、噸位大、外形復雜、變形工序難，采用閉式模鍛很難生產(chǎn)這種大型號的曲軸。自由鍛

2、造和彎曲鐓鍛法是目前大型全纖維曲軸的主要鍛造工藝。全纖維彎曲鐓鍛工藝大大改善了曲軸疲勞強度，提高了金屬材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，其成形工藝明顯優(yōu)于自由鍛造法。按裝置原理和結構的不同，有RR法、TR法以及后來在RR、TR法基礎上改進的NRR、NTR法和臥式十字正交專機鍛造法。目前國內(nèi)外RR法、TR法曲軸鍛造工藝運用較多，但在工藝上存在一些固有的問題待解決。
　　 本文以南車資陽機車有限公司的3600噸水壓機配備的TR裝置為例，

3、用有限元數(shù)值模擬方法對TR法成形工藝進行了研究。針對該公司新開發(fā)的DN8330型號大型全纖維曲軸，利用DEFORM-3D軟件對該曲軸的成形過程進行數(shù)值模擬仿真，分析了TR法彎曲鐓鍛過程中典型成形缺陷的成因，提出了一系列避免缺陷的有效措施，優(yōu)化了關鍵工藝參數(shù)和模具結構；提出“約束翼”新型結構，對曲柄臂嚴重缺料的情況下，在不增加鍛件的下料尺寸，成形質(zhì)量良好的曲軸鍛件；基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法對成形力進行了優(yōu)化研究，通過采用合理的工藝參數(shù)，降低了

4、曲軸成形載荷；鑒于曲軸強度和剛度要求較高，對優(yōu)化后的曲軸成形工藝進行動態(tài)再結晶組織演變模擬，探討了曲軸鍛造工藝對改善材料微觀組織性能的影響。
　　 通過本課題的研究，把TR法曲軸成形過程、塑性有限元、數(shù)值模擬仿真技術、及模具CAD技術結合起來，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)制造周期、降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。本課題的研究成果對同類曲軸的生產(chǎn)、新型號曲軸成形工藝的開發(fā)以及模具設計提供技術支持和設計依據(jù)，并可將研究成果直接