汽车前轴制坯辊锻工艺分析与三维数值模拟
汽车前轴成型辊锻工艺的制作方法
汽车前轴成型辊锻工艺的制作方法汽车前轴是汽车悬挂系统的重要组成部分，它承受着车辆的整体重量和悬挂系统的动力传递。
为了确保汽车前轴的强度和耐久性，需要采用一种高效的制造工艺。
其中，汽车前轴成型辊锻工艺是一种常用的制造方法。
汽车前轴成型辊锻工艺是通过将金属材料在辊锻机上进行连续辊锻而成的。
该工艺具有高效、节能、材料利用率高等优点，能够满足汽车前轴的制造要求。
汽车前轴成型辊锻工艺的制作方法需要准备合适的金属材料。
一般情况下，汽车前轴采用的是碳素结构钢或合金钢。
这些材料具有良好的强度和韧性，能够满足汽车前轴在使用过程中的要求。
然后，将准备好的金属材料放入辊锻机中进行加热。
加热温度需要根据具体的材料和工艺要求来确定，一般在材料的热加工温度范围内进行加热。
加热的目的是使金属材料达到足够的塑性，便于后续的辊锻成型。
接下来，将加热后的金属材料送入辊锻机的辊道中进行连续辊锻。
辊锻是通过辊锻机上的上、下两个辊轮对金属材料进行挤压和拉伸，从而使其形成所需的形状和尺寸。
整个辊锻过程需要控制好辊轮的间距和辊轮的转速，以确保金属材料得到均匀的变形。
在辊锻过程中，需要注意控制金属材料的温度和变形速度。
温度过高或变形速度过快都会导致金属材料的质量下降，甚至出现裂纹和破损。
因此，需要根据具体的材料和工艺要求来确定合适的辊锻参数，以确保辊锻成型的质量。
辊锻成型完成后，需要对汽车前轴进行热处理来提高其强度和硬度。
热处理工艺一般包括淬火和回火两个步骤。
淬火是通过将前轴加热至临界温度，然后迅速冷却，使其获得高硬度和强度。
回火是在淬火后将前轴加热至适当的温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火过程中产生的内应力和脆性。
对辊锻成型后的汽车前轴进行机械加工和表面处理。
机械加工包括车削、铣削、钻孔等工艺，用于进一步修整前轴的形状和尺寸。
表面处理一般采用喷涂或镀层等方法，以提高前轴的耐腐蚀性和美观度。
汽车前轴成型辊锻工艺是一种高效、节能的制造方法。
通过适当的材料选择、加热、辊锻、热处理和机械加工，可以获得具有良好强度和耐久性的汽车前轴。
大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟
大型轴类锻件锻造工艺过程数值模拟大型轴类锻件的锻造工艺过程一般包括预留料、加热、锻造、冷却等阶段。
在进行数值模拟之前，需要先确定锻件的材料性能参数，包括应力-应变曲线、热膨胀系数、变形参数等。
这些参数对于模拟结果的准确性和可靠性非常重要。
首先，在进行数值模拟之前，需要进行几何建模。
根据锻件的实际几何形状，使用计算机辅助设计软件对锻件进行三维建模。
同时，还需要考虑到毛坯的材料损失，合理设计锻造余量以提供合适的余量补偿。
接下来，进行网格划分。
将几何模型导入数值模拟软件，进行网格划分。
网格划分的密度和精细度对于模拟结果的准确性和计算时间都有影响。
因此，需要根据实际情况，合理选择网格划分方案。
然后，确定边界条件。
根据锻造工艺过程中的实际条件，设置边界条件。
这包括锻造温度、锻造速度、初始应变速率等。
通过准确设置边界条件，可以模拟实际的锻造过程，并预测锻件的应力、应变和温度分布。
进行数值模拟计算。
将几何模型、网格和边界条件输入数值模拟软件，进行计算。
通过数值模拟软件提供的求解器，可以得到锻件在锻造过程中的应力、应变和温度分布，以及变形和残余应力情况。
对模拟结果进行分析和评估。
根据模拟结果，可以对锻造工艺过程进行分析和评估。
比较模拟结果与实际测量值的差异，评估数值模拟的准确性和可靠性。
如果模拟结果与实际值相符合，说明数值模拟是准确的，可以用于指导实际的锻造工艺过程。
最后，根据模拟结果，对锻造工艺过程进行优化。
通过数值模拟分析，可以确定合适的锻造参数和工艺措施，以提高锻件的质量和性能。
比如，可以优化锻造温度、加热速度、锻造速度等参数，使得锻件在锻造过程中的应力和应变分布更加均匀，减少变形和残余应力。
总之，大型轴类锻件锻造工艺过程的数值模拟可以帮助优化锻造工艺，提高锻件的质量和性能。
通过建立合理的几何模型、网格划分和边界条件，进行数值计算和分析，可以对锻造工艺过程进行预测、分析和评估，为实际生产提供指导和参考。
A680前轴精密辊锻工艺及辊锻工装的设计与改进
２ 工艺方案的选取 ．
（）打击力 锻 件的最 大投 影面 积 Ａ （ 括飞边 ） １ 包
＝
据成形 部位所 需的最小直 径选取 ，并参考工 字梁截 面的
伸长率综合确定。减小坯料直径，辊锻机成形负荷相应
减小 ；Ａ ８ 前 轴 弹簧板 处截 面 为 ８０ ．ｍ ６０ ５９２ ｍ ，工 字 梁
（）各截 面设计 ２
作 为精密 成形辊锻 ， 截面应按 各
Ａ ８ 前桥辊锻工艺在开发和改进过程中的一些体会 。 ６０
一
热锻 件图设计 ； 辊锻后需整形 的部位 ，宽 度减小 ，高度 增加 ， 筋板高度应适 当减小 。 （）料头 ３ 对于自 动辊锻 ，必须 留有料头 供机械手
、
Ａ ８ 前轴工艺 ６０
截面积为 ４ ９ ．ｒｍ ，坯料最终选定为 ￣４ ｍｍ。 ４２７ ａ １０
５ １ｃ ３ ２ ｍ２
，
打击 力计 算公式 Ｆ＝ （７５～ ８ ｋ ， ｊ １． ２ ） Ａ ｝
取 １１ 则 打击力 Ｆ＝ ０２６ ６６０ Ｎ ．， １２５ ～１３ １ｋ 。
囵 ｚ 堡 筮
ｗｗｗ． ￣ｉｉｔ ｃ ｒ ． ｍａ ｎｓ ． ｏ ∞ ｎ
、＼
一，
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外观质量） ，因此 ，其成形也是辊 锻工艺 中的难点 问题 。 其成 形质 量 的好 坏是 整个 产 品是 否 开发 成 功 的关 键 所
用 ３ Ｚ＋１Ｔ 模 锻 可 行 ，但 由 于 产 品 脱 碳 要 求 ≤ Ｔ ６Ｍ
０ ５ ｍｍ，锻件错 移 ≤１５ ．ｌ ．ｍｍ。因此 ，该 方案 既 无 法满
（） 自由锻 出坯 ，１Ｔ １ ６ Ｍ锤整体成形。 （）电加热一辊锻机出坯一压力 机整 体成形专用 生 ２
基于Deform-3D的汽车摆臂辊锻制坯模拟优化研究
基于Deform-3D的汽车摆臂辊锻制坯模拟优化研究赵翔;李萍【摘要】分析了某汽车摆臂的结构,提出用铝合金棒料进行三道次辊锻制坯的工艺,采用Deform-3D软件对其辊锻制坯过程进行有限元模拟研究,用正交试验的方法对坯料温度、辊锻模预热温度和辊锻模转速的参数组合进行了优化,为此种类型摆臂的开发、设备的选择提供了理论依据.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2013(005)001【总页数】4页(P29-32)【关键词】摆臂;辊锻制坯;数值模拟;Deform-3D【作者】赵翔;李萍【作者单位】安徽工程大学现代教育技术中心,安徽芜湖241000;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TG316汽车摆臂通过球形铰链或衬套把车轮与车身进行弹性连接，是汽车悬架系统中非常重要的导向和传力元件。
由于结构比较复杂，铝合金汽车摆臂锻件多采用自由锻制坯，存在劳动条件差、生产效率低和废品率高等缺点，很难满足大规模生产的需求。
由于辊锻工艺具有生产效率高、省力和劳动环境好等优点，因而不少生产商和研究者将汽车摆臂制坯工艺改进的目光投射到了辊锻工艺上。
1 汽车摆臂的结构特点及工艺分析如图1所示，汽车摆臂件具有弯曲轴线的非对称工字型截面，腹板较薄，类似最长边被弯曲的三角形[1]，材料为6061铝合金。
左端和中部各有一圆柱形凸台，横截面最大部分位于锻件中部凸台处，最小部分位于锻件右柄。
三角形的2条短边长分别约为360 mm和335 mm，锻件最大跨度约为560 mm，中间凸台高约为45 mm。
该件尺寸较大，属于扁平件，其工艺流程为:下料—中频感应加热—辊锻制坯—弯曲—压平—开式模锻—切边。
计算毛坯如图2所示。
图1 汽车摆臂锻件Fig.1 Automobile swing arm forging diagram图2 计算毛坯Fig.2 Preform configuration drawing原始棒料的直径按公式(1)确定[2]:式中:F0=1.1 ×Fmax，Fmax为最大截面积。
基于UG辊锻模具参数化设计与数值模拟开题报告
一、课题来源及研究目的和意义1.1课题来源辊锻作为近几十年将纵向轧制引入锻造业并经不断发展形成锻造新工艺，由于其具有高效、节材及锻件制品精度高、模具寿命长、小设备成形大工件，且相对设备投资少等特点，越来越受到人们的重视。
特别是随着近几年我国制造业的迅速发展，辊锻技术的应用也越来越普遍。
它广泛地用在交通运输机械、农业机械、航空航天器等零件的成型与制坯工序中，尤其汽车前轴、连杆、发动机叶片、铁锹及扳手等都普遍采用辊锻工艺。
[1]但是，由于辊锻变形过程复杂，模具设计计算繁琐，设计的准确率较低，往往一副模具的设计开发至少要2~ 3个月时间，传统的辊锻模设计方法只按照经验设计模具型槽，辊出的锻件常会出现几何缺陷，达不到图纸要求。
为此，必须根据辊出的热锻件上出现的形状缺陷反复修补模具，大大增加了辊锻调试工作量和费用这样就极大地限制了该工艺的应用。
由于其特殊的工艺过程和复杂的三维型腔形状，模具设计过程复杂，为了提高辊锻模具的设计效率，利用计算机辅助设计技术将设计过程参数化，在此同时，对辊锻变形过程做出合理有限元数值分析，就显得十分必要和紧迫。
[2]1.2课题目的本课题目的在于综合运用UG三维建模能力并结合DEFORM进行有限元分析辊锻变形过程中的变形及温度分布，在辊锻模具的设计中根据汽车前桥锻件的加工原理，开发了汽车前桥精制坯辊锻框架，在该框架的基础之上，前桥辊锻件和辊锻模参数化造型易于设计及修改，任何汽车前桥设计人员都能够方便的操作。
该系统对提高汽车前桥辊锻模具设的效率、缩短模具开发周期具有较强的实用价值，同时也为后期的辊锻模具制造和有限元模拟做好了强大的铺垫。
利用UG对辊锻件和辊锻模参数化设计建立数学模型为精确、合理地设计辊锻模型槽提供理论依据。
通过DEFORM进行有限元分析对其加以验证有限元法分析对材料变形进行详尽的描述，预测变形过程中可能出现的缺陷，从而在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产率和降低生产成本等方面显示出了巨大的优越性。
基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计
基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计一、引言杠杆锻件是一种重要的结构件，在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。
其成形过程具有高度非线性和多物理场耦合特性，因此需要借助数值模拟技术进行成形工艺设计，以提高成形质量和效率。
二、数值模拟方法1. 有限元方法有限元方法是目前应用最广泛的数值模拟方法之一。
它将复杂的连续体分割成有限个小单元，在每个小单元内建立微分方程，通过求解这些微分方程得到整个系统的行为。
在杠杆锻件成形过程中，可以利用有限元方法对应力、变形、温度等参数进行计算。
2. 计算流体力学方法计算流体力学方法主要用于研究流体在复杂几何结构中的流动和传热问题。
在杠杆锻件成形过程中，可以利用计算流体力学方法对金属流动状态进行模拟，以确定最佳的锻造参数。
3. 计算机辅助工程技术计算机辅助工程技术包括CAD、CAM、CAE等多种软件系统。
其中CAD可以用于绘制杠杆锻件的三维模型，CAM可以生成数控加工程序，CAE可以进行有限元分析和计算流体力学模拟。
三、杠杆锻件成形工艺设计1. 材料选择杠杆锻件通常采用高强度合金钢或不锈钢等金属材料。
在进行成形工艺设计时，需要考虑材料的力学性能、热物性能等因素。
2. 模具设计模具是影响成形质量的重要因素之一。
在进行模具设计时，需要考虑模具的几何结构、温度分布、表面粗糙度等因素。
3. 锻造参数确定锻造参数包括温度、应变速率、应变量等因素。
在进行成形工艺设计时，需要通过数值模拟方法确定最佳的锻造参数组合，以保证成形质量和效率。
4. 工艺优化通过数值模拟方法对不同的工艺方案进行比较分析，可以找到最优的工艺方案。
同时还可以对各个环节进行优化，以提高整个生产过程的效率和质量。
四、数值模拟案例分析以某航空发动机零部件为例，采用有限元方法和计算流体力学方法进行数值模拟，得到了最佳的成形工艺方案。
在锻造过程中，保证了零部件的尺寸精度和表面质量，同时减少了成本和生产周期。
五、结论基于数值模拟技术的杠杆锻件成形工艺设计可以有效提高成形质量和效率。
汽车轮毂锻造过程中的数值模拟优化
汽车轮毂锻造过程中的数值模拟优化随着科学技术的快速发展以及汽车工业的不断壮大，人们对于汽车的性能以及品质要求也越来越高。
作为汽车重要组成部分的轮毂，其质量和性能显得尤为重要。
为了提高轮毂的强度和硬度，轮毂锻造工艺也呈现出了不断发展和创新的趋势。
而数值模拟技术的引入，更是让轮毂锻造工艺的优化更加高效便捷。
一、轮毂锻造工艺的现状轮毂锻造是指将金属坯料在热态下加压变形成型的一种铸造方法，其方法包括铸造、锻造、旋压等多种工艺，其中轮毂锻造也是较常采用的一种方法。
目前，国内轮毂锻造工艺在优化方面尚存在多种不足之处。
比如，有些轮毂锻造工艺存在轮毂成形难度大，生产效率低，生产成本高等问题。
这其中最大的问题可能是轮毂锻造工艺难度较大。
因为轮毂造型复杂，有很多的棱角和边角，尤其是镶嵌钢圈的轮毂更是难度大，需要一定的锻造技术支持。
而且，轮毂成形后的质量也很难保证，尤其是在中低档轮毂锻造过程中出现脱皮、气孔、内部裂纹等问题，从而降低了铸造的质量。
二、数值模拟技术分析针对目前轮毂锻造生产中出现的一系列问题，通过数值模拟技术进行轮毂锻造工艺的优化，就成为了当前较为主要的趋势。
数值模拟技术是一种基于数学模型和计算机仿真技术的工程计算方法。
对于轮毂锻造工艺而言，数值模拟技术可以通过旋转能量处理、大变形、结构和参数优化等方式减少材料损失，提高生产效率，优化轮毂锻造工艺。
首先，数值模拟技术可以在成型前通过软件对于轮毂的设计进行模拟，对于可行性进行评估，同时能够依据材料的物性参数以及材料力学特性对于轮毂的外形结构进行优化，进一步提高了轮毂锻造的质量和效率。
其次，数值模拟技术可以通过准确且高精度的计算方法来预测轮毂成形后的内部结构和性能，从而有助于确定各种参数和材料特性，优化设备运行过程，并且能够在真实制造之前确保产品质量和性能。
三、数值模拟技术在轮毂锻造中的应用通过数值模拟技术，可以对于轮毂锻造中的各个环节进行优化，优化性能的同时还可以提高生产效率和质量。
推荐-CAD的汽车半轴模锻生产线三维数字建模和运动仿真 精品
基于CAD的汽车半轴模锻生产线三维数字建模和运动仿真1 绪论1．1 选题背景目前汽车半轴模锻生产线存在的问题是：工人劳动强度大；生产过程不连续，生产流程无序；工作环境存在着安全隐患；产量不能稳定；故需要对汽车半轴模锻生产线进行设计和改造。
目前，国内外很多科研单位和企业都已经开始着手从事小型自动生产线的研究，并已经取得了一些研究成果，如物流运输类小型自动生产线、装箱类小型自动生产线等。
但是，这些所谓的小型自动生产线基本上只能完成一个工序的动作，无法完整地实现机械加工过程这样复杂的连续性动作，与工程实训的实际需要有很大的差距[1,2]。
因此，研究并开发出一套针对汽车半轴模锻加工过程、融合各种工种和工序的自动生产线是非常重要的。
1．2 汽车半轴模锻自动生产线技术综述1.2.1 汽车半轴模锻自动化生产技术现状我国对汽车半轴制造的研究开展的较晚，还有许多问题需要探讨。
国内半轴自动制造生产线技术比较落后，生产加工环境恶劣，生产效率比较低，环境污染情况比较严重。
大多数生产厂家还没有实现生产的自动化，如图1.1~1.2所示是某汽车半轴制造工厂车间的实际作业情况，从图中可以看出该厂待加工零件和已加工零件随意摆放，严重影响生产环境和效率，在非自动化的生产车间里，工件的运输完全依靠工人，劳动强度大，生产效率地下。
(a) 零件摆放情况(b) 工人工作环境图1.1 生产车间现状图在汽车半轴生产车间生产环境恶劣，设备破旧，通风系统不完善，工作过程完全出于人工操作，如图1.2所示。
(a) 摆(b) 压图1.2 半轴加工设备1.2.2 汽车半轴模锻自动化生产技术发展趋势随着工业生产和科学技术的发展变化，自动化生产技术也发生着阶段性变化。
早期的自动化生产是指用输送机和加工设备等机器代替人的体力劳动即机械化。
后来，由于生产的发展，机械设备的增多，人们控制机器设备的任务日益加重[3]。
为了减轻控制机器设备的负担，人们研制出用自动调节器去控制机器和生产过程，这时把利用反馈技术对机器设备进行自动控制称为自动化[4]。
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２有限元模型的建立
辊锻成形技术是轧钢与锻造两种变形 方式交叉融合 而产生
具有鲜 明的特点 ， 它将轧钢常用 的定常孔型改变成沿 效、 精密、 清洁成形技术 ， 是先进制造技术的重要组成部分 是锻 的新技术 ， ， 使成形范围大大扩展 ， 也使变形 造行业应用最广的回转塑性加工技术 。 但要开发一种复杂零件的 轧辊周 向不断变化的辊锻型槽 ， 状 态 复杂 化 。 为 了更好 地 把握 辊 锻 变形 的特 点 和规 律 ， 到辊 锻 得 辊锻成形工艺 ， 仍需相当长的设计与调试周期 。这是 由于对成形 完成辊锻变形的三维模拟 ， 取整个 工件为 规律的认识仍处于经验阶段 ， 已有的轧制方面的研究成果只能提 成形过程的真实描述 ， 如图 １ 所示 ， 某型号前轴终成形辊锻件图。 供 方 向性 指导 ， 法提 供 较精 确 的计 算 方法 与 计算 结 果 。 复杂 轮 研究对象 ， 无
３１坯料 的变 形 过程 ．
度 场 。从 图 ４温 度 场 分带 情况 可 以得 出 以下 结 论 ： 轴 在 辊 锻 过 前 利用 Ｄ Ｆ Ｒ 一 Ｄ模 拟 软 件 ，对 汽 车 前 轴 精 制 坯 辊 锻 成 形 程 中 ， ＥＯ Ｍ３ 工件纵向和横 向的温度分布都是不均匀的 ， 辊锻过程中变 过程进行 了三维热力耦合有 限元模拟计算 ， 如图 ２ 示 ， 所 坯料第 形 复 杂 的部 位 温度 较 高 ， 高达 到 １４ ￣ ， 原 始 温 度 １０ ￣升 最 ２ ０Ｃ 较 ２０Ｃ
截面左右形状对称 ， 上下起伏变化较大 ， 因此成形工艺模拟
轧 ５ 流动规律、 成形机理、 内部应力应变场及流动速度场等， 可望得到 必须 按 三维 有 限元 问题进 行 。 件 材料 ４ ＃钢材 料 的 流动应 力 是 应变 和 应变 速率 的函 数 。 即 较满意的解决 。文献口中应用模 拟技术 ， ， 研究了管材斜轧中前张 轧 制温 度 、
： ÷
关键词： 辊锻制坯； 前轴； 热力耦合； 有限元模拟 ｉ 【ｂｔ ｃ Ｂａ — ａｎ ｌｏ ｉ ｐｏ ｓｉ ｉｕｔ ｆ ｔ ｏｖｆ ｎａｅ ｓｇ ｈ ｍ 一 ； Ａ ｓａｔ ｌｋｍｋ ｇｏｆｒｎ ｒ ｅ ｍｌｅ ｏａ ｏ ｔｅｒ ｔｘ ，ｉ ｔｒｏ ｒ 】 ｎ ｉ ｒｌ ｇ ｇ ｃ ｓｓ ｓ ａｄ ｒｕｍ ｉ ｏ ｌｕｎ ｅ
（＝ ｓｓ ） ｒ ，，
力与摩擦力对咬入 的作用及接触面产生过剩变形 的机理及非定
常工具与工件间塑性接触面的描述等问题。 在辊锻 Ｃ Ｄ研究上 ， 式 中： 一应力； —应变 ； ・ Ａ ｏ ｒ ８ ｓ —应变速率 ； ＿ Ｌ 车 件温度。
★来稿 日期 ：０９ １ — ２ ２０ — ０ １
・ ●… ●… ・ … ・ ● ●… － … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … 叫● ・ … ・ … 一 … ・ … ． ● ● ● ● ● ● … ● ● ● ● ●… ． … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ － ● … － … ・ … ・ … ・ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● … ● ● ● ●…
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÷ｓ ｎｏｉ ｆｒｎ ｐｒｒｉ ｆ ｎａ ｅ ｉ ｌ ｇｏ ｉ ｅｏ ｎ ｏ ｒ ｔｘ ． ｏ ｒｌ ｎ ｇ ｇ ｆ ｍ ｇｆ ｏ ｌ
？ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｒｎ ｘｅＲｏｌｏ ｇｎ ｅｆｒ ｎ ； ｈ ｒ ｌｃ ｕ ｌ ； Ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｙｗ ｒ ｓＦ ｏ ｔ ｌ； ｌｆｒ ｉｇｐ ｒｏｍｉｇ Ｔ ｅｍａ－ ｏ ｐｅ Ｆ Ｍ ｍｕａｉ ａ ｄ ｉ ｏ
共 ２ ７ 个 节 点 ，９４ ２ 单 元 ，模 具共 ２３ ６ 节 点 ， ５ ２０ ４ ９ ８个 个 ０ ７０ ５个 单 元 ， 件 的 温度 变 化受 工 件 材 料性 能 、 力 学 性 能 的 影 响 ； 工 工 热 加
（）制坯 辊 锻 应 变 场模 拟 图 ａ （ ）预 成形 辊 锻 应 变 场模 拟 图 ｂ
第８ 期
李如雄等： 汽车前轴制坯辊锻工艺分析与三维数值模拟
１３ １
采 用 表 面一 面 （Ｔ ） 库仑 摩擦 来 模 拟接 触 。 定 义 轧辊 表 表 Ｓ Ｓ和 面 为 目 面 ， 件表 面为 接触 面 ， 辊 和轧件 间 的摩擦 系数 ／ ０ 。 标 轧 轧 ｘ ． －４ －
３数值 模 拟结 果 分 析
廓辊锻件模具成形 曲面的设计仍然没有成熟的理论指导 ， 在工艺 调试过程中， 多次修改原始设计是不可避免的。
信息技术的发展 ， 数值模拟和物理模拟技术 的进步及不断出 现的大型商品化软件等 ，为开发新型工艺起 到了明显的促进作
图１ 前轴终成形辊锻件 图
用 。使过去几乎无法解决 的三维辊锻成形复杂变形问题 ， 如材料
和材料组织 胜能变化目 采用商品化软件 Ｄ ￣ｒ －Ｄ， 。 ｅ ｍ ３ 建立了前轴制
对前轴制坯辊锻 、 预成形辊锻和 动系统 的重要零件之一 ；前轴不 同位置的截面形状变化较大 ， 基 坯辊锻的 维有 限元模拟模型 ， 终成形辊锻进行模拟仿真， 分析 了前轴精辊成形过程中各道次的 于汽车前轴结构本身这一复杂特点 ， 要选择精辊—模锻这一特殊 工艺， 使弹簧座之间的部位辊锻成型 ， 以减少模锻设备吨位 ， 这样
Ｊ ｇ ｅ ｈ ｎＣ ｒｍ ｃＩｓｔｔ，ｉｇ ｅｈ ｎ３ ３ ０ ， ｈｎ ）。 ｘ Ｔ ｒｉｅＢａｅＣ ． ｔ， ｘ ０ ３ Ｃ ｉａ ｉ Ｄ Ｚ ｅ ｅａ ｉ ｎ ｔｕｅＪｎｄ ｚｅ ３ ４ ３ Ｃ ｉａ （Ｗｕ ｉ ｕｂｎ ｌ ｏ Ｌｄ Ｗｕｉ １ ２ ，ｈｎ ） ｎ ｉ ｄ ２４
÷
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・ ●… ・●… ・ … ・ … ・ … ・ … … ｏ ・ … ・ ● ● ● ● ０ ● ●
中图分类 号 ： Ｈ１ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 言 引
前轴是汽车上最大最重的锻件 ， 汽车中的承锻件 ， 也是 它通 过弹簧座和钢板弹簧相连承受车身载荷 ， 通过两端拳头部位和转
；
【 要】 摘 采用基于热力耦合的刚粘塑性有限 元法对汽车前轴制坯辊锻成形工艺 进行 了 模拟 ，分析 ｉ
？
÷ 了三道 次辊锻过程 中坯料 的金属 流动 、 温度 场、 具 受载情 况 ， 模 为进一 步 掌握前轴精 密制坯辊锻 成形机 ÷ 理、 制订合理 的工 艺参数 提供 了可靠的理论依 据。
？ ｍ ｃ ａ ｉ ｌｃ ｕ ｌｄ ｒ ｄ ｐａｔ ｎｔ ｅｅ ｅ ｔｍ ｔｏ．Ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｒｃｓ，ｑ ｉ ｌｎ ｔ ｓ ａ ｄ ？ ｅｈ ｃ ｏｐｅ － ｌ ｉ ｆ ｉ ｌｍ ｎ ｅｈｄ ｈ ｅａ ｆ ｗ ｐ ｏｅｓｅ ｕｖ ｅ ｔｓ ｅｓ ｎ ｎ ａ ｓ ｃｉ ｅ ｌｌ ａ ｒ
条件 的变化 ， 如接触 面的摩擦 系数 、 速度等也对温度 的变化和分 布产生影 响。因此温度场计算模型确定如下 ： 分工件 内部 的变 部 形能和模具与工件之 间的摩擦 功将会转化为热能使工件升温 ， 同
时工 件 自由界 面 又通 过 热 辐射 和 ＿ 气 对流 散 热 ， 件 还 通 过 与 与空 工
前轴精制坯辊锻成形过程模 拟采 用基于热力耦 合的刚塑性
有 限 元法 。锻 件 材 料 为 钢 ， 始 坯料 尺 寸 为 中１５ ￣ ６ ｍｍ 的 原 ｍｍ ６ ０ １
圆柱体， 初始温度为 ｌ ０ ％。 ０ 模具 预热温度为 ３ ０ 将工件视为 ２ ０ ℃。 刚塑性体 。 模具假设为刚性体 。 其锻辊旋转速度为 ３ ｒ ｉ。 ０／ ｎ 坯料 ａ ｒ
３３坯 料 温 度 场分 析 ．
具与工件之问的剪摩擦因数取 ０ 模拟工步分为制坯辊锻， Ａ。 预成形
如图 ４所示 ， 分别是前轴精制坯辊锻成形过程中工件 的温度 辊锻 ，终 成形 辊 锻 （ 制坯 辊锻 后 锻 件进 入 预成 形 辊 锻 时需 要 翻转 场 变 化 情 况 ， ４ａ 为 制坯 辊 锻 阶段 上 件 的 温度 场 ， ４ ｂ 为 预 图 （） 图 （） ９。预成形辊锻后锻件进入终成形辊锻时不需要再翻转 ９ 。。 ０， ０） 成形 辊锻阶段］ 件温度场 ， ４ ｃ 为终成形辊锻阶段工件 的温 二 图 （）
机 械 设 计 与 制 造
１２ ｌ
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ
＆
Ｍａ ｕｆｃ ｕ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ
第 ８期 ２１ ０ ０年 ８月
文章编号 ：０ １ ３９ （０ ０ ０ — １２ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）８ ０ — ２ １
汽车前 轴制 坯辊锻 工 艺分析 与三 维数 值模 拟
ｓ ａ ｆ ｌ， ｍ ｅ ｔ ｅ ｅ ｄ ｏｄｓ ｔ ｌｎ ｅ ｒ ａａ ｚｄ Ｔｉｐｏｉ ｓ ｄｐ ｎａｌ ｔ ｏ ｔｉｉ ｄｔ ｐ ｒ ｕ ｌ ａ ａ ａ ｓｆｒ ｌｇｄ ｅ ｌ ｅ． ｈ ｒ ｄ Ⅱ ｅｅｄｂ ｅ－ ｉ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｒｆ ｄ ｉ ｎ ｌ ｔｕ ｏ ｏｉ ｉａ ｙ ｎ ｓ ｖｅ ｅｈ
生产锻件的方法 ， 于连续局部变形 ， 属 工作过程平稳 、 快速 ， 设备 体积小 、 重量轻 ， 既适合大批生产又具有较大 的柔性 ， 是一种高 金属流动规律 、 应变等场变量的分布情况 ， 以及三道 次辊锻过程 为前轴精制坯辊锻工艺设计提供了理论依据。 辊锻成形在这一工艺中显得尤为重要。 辊锻成形是运用轧制方式 中模具的受载 睛况 ，
模具的接触面 向模具传热。结合现场条件 ， 轧件与环境 的对流换
热系 数取 为 ２ ｋ （ Ｋ）轧 件 与环 境 间 的辐 射换 热 系数 可 根 据 ０ Ｗ／ｍ ・ ， 辐射 定律 进 行 转换 ， 据常 用 材 料 的黑 度 值 ， 根 热辐 射 率 取 ０８ ， ． 模 ２