10MN全自动快锻机车轴锻造成形工艺研究及软件开发

摘要

随着我国铁路建设的快速发展，对列车车轴的需求量逐年上升，如何提高车轴的生产效率、扩大车轴产能已成为生产企业亟需解决的难题。10MN快锻机是为了适应市场需求国内自主研发的首台车轴全自动生产设备，而快锻工艺是实现车轴全自动锻造成形的核心技术。本文以车轴快锻工艺为研究对象，结合车轴锻件多品种、多规格的特征，采用数字化仿真与工业试验相结合的方法，开展了10MN全自动快锻机车轴锻造成形工艺研究与软件开发，取得了如下研究成果:
　　(1)对车轴锻件拔长过程进行了数字化仿真，研究了弧形砧的砧型参数对拔长效率的影响规律。研究结果表明:使用弧形砧锻造车轴锻件时，弧形砧的圆弧半径R越小，圆心角θ越大，锻造效率越高，同时成形载荷也越大;圆弧半径R=150mm，圆心角θ=110°是10MN快锻机用弧形砧可行的砧型参数。
　　(2)利用Deform-3D有限元仿真平台，建立了车轴快锻成形的仿真模型，对在不同工艺条件下多规格车轴锻件的倒棱滚圆和成形滚圆过程进行了数值模拟，获得了车轴锻造成形的材料流变规律，并在此基础上建立了车轴快锻成形工艺控制模型，为车轴快锻成形的工艺设计提供了理论依据。
　　(3)以车轴快锻成形工艺控制模型为基础，采用Visual Basic和Access软件，开发出车轴快锻工艺设计软件，通过对某规格车轴锻造成形过程的数值模拟，验证了车轴快锻工艺设计软件的准确性，表明软件可满足多品种、多规格车轴锻件的工艺设计要求。
　　(4)在10MN车轴快锻生产线上开展了车轴全自动快锻成形的工业试验，试验结果表明:按照车轴快锻工艺设计软件输出的工艺控制参数控制车轴的全自动锻造成形，车轴锻件的尺寸稳定性好，尺寸精度能满足工艺要求，且生产节拍为7-10分钟，有效地缩短了锻造用时，提高了生产效率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 车轴及其成形工艺研究现状

1．2．1 列车车轴概述

1．2．2 车轴锻件锻造工艺国内外研究现状

1．3 有限元仿真技术在塑性成形中的应用

1．3．1 刚塑性有限元法

1．3．2 有限元宏观模拟法

1．4 本文的研究目标、方法与内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究方法

1．4．3 研究内容

2 10MN快锻机用弧形砧砧型设计与优化

2．1 快锻机用弧形砧简介

2．1．1 快锻机常用砧型

2．1．2 弧形砧砧型参数

2．2 弧形砧砧型参数对车轴拔长的影响

2．2．1 车轴弧形砧拔长工艺仿真模型

2．2．2 砧型参数对车轴拔长效率的影响

2．2．3 砧型参数对车轴拔长成形载荷的影响

2．3 弧形砧砧型设计与优化

2．4 本章小结

3 车轴快锻成形工艺仿真分析与建模

3．1 车轴快锻成形工艺特点及控制参数

3．1．1 车轴快锻成形工艺特点

3．1．2 车轴快锻成形工艺控制参数

3．2 轴类锻件多工步连续锻造模拟在DEFORM中的实现

3．3 倒棱滚圆工艺仿真及优化

3．3．1 倒棱工艺仿真

3．3．2 滚圆工艺仿真

3．4 成形滚圆工艺仿真及优化

3．4．1 成形工艺仿真

3．4．2 滚圆工艺仿真

3．5 车轴快锻成形工艺控制模型

3．5．1 倒棱滚圆工艺控制模型

3．5．2 成形滚圆工艺控制模型

3．6 本章小结

4 车轴快锻工艺设计软件的开发

4．1 Visual Basic软件简介

4．1．1 概述

4．1．2 Visual Basic程序开发的步骤

4．2 车轴快锻工艺设计软件的构建

4．2．1 软件的功能及特点

4．2．2 软件的工作流程

4．2．3 软件的界面设计

4．3 计算示例

4．3．1 输出工艺控制参数

4．3．2 仿真验证

4．4 本章小结

5 车轴快锻成形工业试验研究

5．1 试验材料与设备

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验设备

5．2 试验方法及步骤

5．3 试验结果及分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢