基于楔横轧预制坯的气门终锻成形工艺研究

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1、摘要气门是发动机的关键零件，目前主要采用电镦一模锻和挤压一模锻工艺进行生产，但在实际生产中存在产品质量不稳定、生产效率低、模具寿命低等问题。楔横轧是一种连续渐进回转近净成形工艺，生产效率高，产品质量稳定；采用楔横轧预制坯再终锻成形的气门楔横轧一模锻工艺，能克服电镦一模锻和挤压一模锻工艺的缺点。在楔横轧一模锻工艺，确定合理的楔横轧预成形毛坯形状尺寸是关键。本论文对楔横轧预成形毛坯的终锻成形工艺进行研究，并结合楔横轧和终锻工艺要求研究不同预成形毛坯形状尺寸对终锻成形过程和气门终锻件的影响，优化预成形毛坯形状，具体内容为：1)终锻成形的金属变形规律。设计基于楔横轧制坯的预成形毛坯

2、各个尺寸，利用计算机模拟软件，对该工艺的终锻成形过程用计算机模拟仿真，得到其终锻成形过程中的金属流动规律，成形机理，以及其温度的变化，通过实验初步验证该工艺的可行性。2)不同预成形毛坯形状尺寸对终锻成形过程和气门终锻件的影响。运用塑性成形数值模拟软件，考虑形状尺寸公差对不同形状尺寸的预成形毛坯终锻成形过程进行模拟，获得各个形状尺寸对成形过程以及成形工件的影响，主要包括端面倾斜度，高径比，端面大凹坑，端面圆角，毛坯杆部尺寸偏差，过渡圆角，杆部偏差的定位等因素，研究表明：形状尺寸公差以及这些因素会对成形过程的金属流动不均匀造成一定的影响，同时对锻后零件的形状和质量也有影响。为了

3、验证数值模拟结果，设计了实验方案进行了不同形状尺寸预成形毛坯的终锻成形实验，实验验证了数值模拟结果。根据数值模拟和实验，最终确定不同条件下的满足终锻成形工艺要求的预成形毛坯形状尺寸。广东1=业大学工学硕士学位论文3)终锻模具的受力变形和寿命分析。对气门终锻成形锻模具的失效形式进行统计分析，发现模具的主要失效形式为：R位磨损、R位细小裂纹、整体开裂、R位刮伤、尺寸不合格及夹模等。运用DEFORM软件对终锻成形过程中模具的应力、应变、温度等变化进行模拟，分析了模具产生失效的具体原因，提出了提高模具寿命的具体方法。本论文对基于楔横轧制坯终锻成形过程及其模具的研究，为楔横轧工艺成形

4、的坯料形状控制提供依据，为气门楔横轧一模锻成形的工艺生产奠定基础，对气门楔横轧一模锻成形工艺的推广应用具有重要意义。关键词：气门；终锻成形；楔横轧一模锻；数值模拟；模具失效Abstract‘Valeisthekeyengineparts，thatthecurrentmanufacturingprocessesaretheupsetting-forgingandtheextrusion-forging，whichhavetheproblemofunstablequality,lowproductivity,lowlifeofdieetcintheactualproductio

5、n．Crosswedgerollingisacontinuousrotaryandnearnetshapetechnology,highefficiency,stablequality；Thetechnologyofcrosswedgerollinghasbeenusinginproductionofpreformedblankformingofvalve，whichcanovercometheshortcomingsofupsetting-forgingandextrusion-forging。Inthecrosswedgerolling—forgingprocess，h

6、owtOdeterminetheshapesandsizesofthepreformedblankisthekey．Inthisdissertation，westudiedthevalvesofforgingprocessofcrossingwedgerollingpreformedblank，combinedwiththetechnologicalrequirementsofthecrosswedgerollingandforging，studiedtheimpactofthedifferentpreformedshapesandsizesontheprocessoffo

7、rgingandforgedvalve，andoptimizingit，thespecificcontentsasfollows：1)Themetaldeformationregularityofforging．Thepreformedblanksizesaredesigned，whichbasedonthecrosswedgerollingbillet．Thefinite—elementsoftwarewasusedtomakesimulationanalysisonthefinish-forgingproces