双拐曲轴内高压成形过程的有限元分析.pdf

维普资讯 文 章编 号 ：1672—0121(2005)04-0079-03 双拐 曲轴 内高压成形过程 的有 限元分析 林 俊 峰 。苑世 剑 。王仲 W- (哈 尔滨 工业 大 学 材料 科 学 与工程 学 院 ，黑 龙江 哈 尔滨 15o001) 摘 要 ：在 分析 目前 曲轴制造 工 艺现 状 的基础 上 ，指 出 了现 有工 艺 方法 的缺 陷 。介 绍 了国 内外 曲轴 内高压 成 形技 术 及 其模 拟 技 术 的发展 ，给 出 了双 拐 曲轴 内高 压成 形 工 艺 的有 限元分 析 结 果 ，指 出 内高 压 成 形技 术 作 为 一种 先进 的成 形 工 艺 ，可 以用 来 制造 空心 曲轴 等具 有较 大 膨胀 量 的非对 称结 构零 件 并 具 有广 泛 的应用 前 景 。 关键 词 ：机械 制造 ；曲轴 成形 ；内高压技 术 ；有 限元 中 图分类 号 ：TG394 文 献 标 识码 ：A 1 引言 对 于锻造 工 艺而 言 ， 曲轴 是最 复 杂 的大锻 件 之 曲轴 是活 塞式 发动 机 和活塞 式 压缩 机 的关键 部 一 。 目前 我 国 曲轴 生产 中存在 加工 余 量大 且不 均匀 ， 件 ，也 是典 型 的汽 车轴类 零 件 ，对 发 动机整 机 性 能发 锻件 热成 形充 不满 ，锻 件 及模 具结 构设 计 困难 等 问 挥 有 较 大影 响，质 量约 占整机 的 1O％ ，成本 占整机 的 题 ，使 得 大型 曲轴 的生 产质 量受 到很 大 的影 I11~J3[1。铸 10％～12％，其 性 能 的好 坏 直接 影 响 飞机 、汽 车 寿命 。 造工 艺从 目前 整体 水平 来 看 ，存 在生 产 效率 低 ，工 艺 曲轴在 发 动机 中承 受着 大 负荷 和不 断变化 的弯矩 及 装备 落 后 ，毛 坯力 学 性 能 不稳 定 、精 度低 、废 品 率 高 扭 矩作 用 。其 常见 的失 效形 式 为弯 曲疲 劳断 裂及 轴 等 问题 。所 以我 国 目前 制造 曲轴 的方法 虽然 很 多 ，但 颈磨 损 ，它 既要 求 高 的 强度 、韧 性 ，又 要 求好 的耐 疲 整体工 艺 水平 与 国外还 有 相 当差距 ，除 生产 规模 小 ， 劳性 和耐磨 性 ，还 要有 高 的尺寸 精度 以保 证 动平 衡 管理落 后#1-，主要 差距仍 是 制造 工艺 的落后 。借 鉴 国 要 求 和少 的加工 余 量 。除满足 较 高 的制造 精度 #1-，其 外 的先 进技 术 和工 艺方 法是 提 高我 国 曲轴 制造 水平 表 面质 量及 表 面完 整性也 很 重要 。 的捷 径 。 当前 曲轴 的成形 7-艺 主要有 以下 几种 ： (1)锻 造 曲轴 ，目前 曲轴 的锻 造-7 艺 已 由锤上 锻 2 内高压 成形 造 向热 模 锻 压 力 机 上 生 产 过 渡 ，热 模 锻 压 力 机 由于 内 高 压 成 形 空 心 轻 体 构 件 是 一 种 先 进 制 造 技 具 有很 高 的导 向精度 和顶 出机构 ，成 为锻 造 企业 用 术 ，是 通 过 内部加 压 和轴 向加力 补 料把 管坯 压 入 到 于 生产 高精 度 曲轴 的首选 设备 ”【。 模 具 型腔 使其 成 形 为所 需 要 的零 件 (图 1)。内高压