气门电热镦粗的工艺研究及有限元模拟

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时间:2019-02-06

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要气门是发动机的“心脏”零件,近年来随着汽车产量激增及对性能要求的提高,发动机向强化方向发展,所需气门的规格、品种和数量愈来愈多,对其质量要求也愈来愈高。国内外气门制造行业目前主要有两种工艺方法生产气门锻件毛坯:一种是采用电热镦粗预成形,然后在螺旋压力机上终锻成形;另一种是采用热挤压工艺,在双工位热模锻压力机上,第一工位挤压制坯,第二工位终锻成形。虽然第二种工艺正成为气门生产的发展趋势,但在国内,目前普遍采用第一种工艺方法生产。电热镦粗工艺具备设备投资较低、锻件杆部尺寸精度高、各项质量系数较高等

2、优点,但由于电镦过程涉及的工艺参数较多,某一参数不稳定或相关工艺参数配合不好,都将造成电镦生产中的质量缺陷使成品率下降。因此对气门电热镦粗过程进行有限元模拟,分析工件的电阻变化规律及金属变形机理,进而对气门的电热镦粗工艺进行改进,强化其原有的长处,克服其由于特殊变形方式产生的缺点,并进一步提高终锻模寿命具有重要的意义。本文在阐述气门生产技术的现状及发展趋势的基础上,研究了电热镦粗工艺的原理、特点,以及存在的问题,并通过查阅国内外相关的技术文献,分析了气门坯料在电热镦粗过程中各工艺参数的变化规律和特点,为气门电热镦粗变形的

3、数值模拟打下了理论基础。在分析金属塑性成形过程的基础上,阐述了刚一粘塑性材料模型,重点论述了一维粘塑性本构关系及复杂应力状态下的本构关系、动应力模型,以及刚粘塑性变形的变分原理和有限元列式。以上述成果为基础,采用刚粘塑性材料模型与有限元耦合分析方法,对电热镦粗和终锻成形过程分别采用有限元分析软件ANSYS和DEFORM进行了模拟,获得气门锻件电热镦粗和终锻成形成形过程中的内部应力、应变、温度分布和金属流动规律;预测分析了工件的成形状况、所产生的主要缺陷的形式、部位和原因。为优化气门电热镦粗工艺及提高终锻模具寿命提供了定量

4、与定性相结合的科学依据。关键词:气门电热镦粗刚粘塑性有限元数值模拟华中科技大学硕士学位论文AbstractValveisthekernelpartofengine.Withtheproliferatingamountandtheimprovingperformanceofautomobileinrecentyears,thedevelopmentofengineorientstoaggrandizement,moreandmorespecifications,varieties,largerandlargerquanti

5、tyofthevalveareneeded,anditneedsbetterqualityaccordingly.Therearetwomainlykindsofvalveforgingbilletproducingtechniquesinnationalandinternationalmanufactories,oneistoscrewpressafterelectricalupsetting,theotherishotextrusionprocess,whichhavetwo—positiononhotforging

6、press,thefirstpositionistopreformbillet,andthesecondisforfinalforging.Thesecondprocessisthetrendindevelopmentofvalveproduction,whereas,thefirstoneiswidelyusedinourcountry.Theelectricalupsettingprocesshasalowercostofequipment,higherprecisionoftheforgingbilletandbe

7、tterqualities.ButduetothevarietyofparametersduringelectricalupseRingprocedure,someofthemareeasytobeunstable,andmismatchappearsamongsomerelatedparameters,whichwillleadtheinevitablequalitydefectsandareductionofrateoffinishedproductduringelectricalupsettingprocedure

8、.SoFEMsimulationandanalysisisappliedtoelectricalupsettingprocedureofvalve,thusthechangingregularityofresistanceanddeformationmechanismofworkpieceduringelectric

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