一種發(fā)動機(jī)彎桿鍛件的模擬分析及工藝優(yōu)化

某飛機(jī)發(fā)動機(jī)吊掛鍛件結(jié)構(gòu)復(fù)雜不對稱，加上受到凸臺、筋條等結(jié)構(gòu)影響，成形時容易出現(xiàn)充填不滿以及折疊等缺陷；在實(shí)際生產(chǎn)時制坯工序不穩(wěn)定，導(dǎo)致成形出的鍛件質(zhì)量差距較大。為了減少鍛件產(chǎn)品缺陷，提升吊掛鍛件綜合質(zhì)量，通過仿真模擬對吊掛鍛件進(jìn)行整體成形分析并優(yōu)化工藝。結(jié)果表明，通過改變自由鍛制坯方式、優(yōu)化模具飛邊，再進(jìn)行生產(chǎn)能夠合理改善吊掛鍛件質(zhì)量，得到無缺陷、綜合質(zhì)量優(yōu)良的鍛件，縮短了吊掛鍛件產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了成本。

某飛機(jī)發(fā)動機(jī)吊掛鍛件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主體四周有凸臺以及上部存在相連筋條，呈現(xiàn)筋板類結(jié)構(gòu)。齊晗對該類鍛件筋部的充填機(jī)理及缺陷進(jìn)行了研究，分析了雙筋、交叉筋構(gòu)件的折疊演變機(jī)理，提出了背壓成形方法和增加預(yù)鍛手段有效控制金屬流動、預(yù)防折疊形成的方法。李珂對該類鍛件出現(xiàn)充填不滿以及折疊等缺陷進(jìn)行了優(yōu)化探究，得到合理的筋板類連接框。魏科對大型筋板類鈦框鍛造材料流動規(guī)律、缺陷以及組織進(jìn)行了可行性研究。王夢寒等基于響應(yīng)面法對筋板類鍛件的工藝參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，有效提升了鍛件晶粒度，降低了鍛件變形力。單德彬等對筋板類鍛件等溫精密成形技術(shù)進(jìn)行了研究，通過局部加載的方式有效提升了筋板類鍛件的成形質(zhì)量。

在小批生產(chǎn)過程中，吊掛鍛件存在較多問題：制坯穩(wěn)定性不佳、生產(chǎn)周期長、鍛件充填不完整、筋部位置易產(chǎn)生折疊等。因此，為了穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量采用數(shù)值模擬對鍛造成形過程進(jìn)行仿真分析，優(yōu)化鍛造工藝成形方案，提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。

某高速公路設(shè)計(jì)速度為100km/h，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為4+6+7cm，總厚度17cm。其中，上面層為4cm厚SMA—13，中面層為6cm改性瀝青混凝土superpave—20，下面層為7cm密級配瀝青穩(wěn)定碎石ATB—25。

成形零件結(jié)構(gòu)及缺陷分析

飛機(jī)發(fā)動機(jī)吊掛終鍛件見圖1，材料為Ti-6Al-4V 鈦合金，長度方向上最大尺寸為451mm，寬度方向?yàn)?26mm，高度方向?yàn)?35mm。因?yàn)樵诟┮暦较蛏系慕孛娣e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正視圖上高度的截面積，此屬于筋板類鍛件。其頭尾部橫截面積相差較大，在鍛件主體四角處存在四個凸臺，材料向該處流動比較困難，難以充填；在腹板上方存在兩交叉相連的筋條，并且在同一筋條上高度不一致，存在高度差，在成形時可能因?yàn)榻饘俨牧系膮R流而產(chǎn)生折疊缺陷。

在小批生產(chǎn)過程中，吊掛終鍛件存在折疊、局部充填不滿、制坯工序不穩(wěn)定等缺陷。主要原因是：筋條存在高度差，存在材料匯流趨勢；凸臺位置太遠(yuǎn)，材料流動充填較困難；制坯工序中對材料定位采用人工測量，使得制坯工序不穩(wěn)定，大大降低了吊掛產(chǎn)品的合格率。

玻璃體內(nèi)注射雷珠單抗聯(lián)合氬激光治療缺血性新生血管性青光眼的臨床觀察 …………………………… 林志輝等（10）：1380

工藝方案優(yōu)化

圖3(a）為預(yù)鍛成形圖，預(yù)鍛工序中使用天然氣爐對坯料進(jìn)行加熱，使用20000 噸液壓機(jī)進(jìn)行模鍛，使用160 噸沖床進(jìn)行切邊。該吊掛鍛件采用底部平面分模，實(shí)行一火成形，隨后進(jìn)行切邊。由于吊掛四角凸臺距中心材料較遠(yuǎn)充填比較困難，在預(yù)鍛時上下部分產(chǎn)生大量的飛邊，在終鍛時為了減小載荷，需對預(yù)鍛件進(jìn)行切邊處理。圖3(b）為切邊后的預(yù)鍛件，可以看出工件四角凸臺以及筋條充填較好，輪廓清晰，沒有明顯缺陷，表明預(yù)鍛工序設(shè)計(jì)合理。

自由鍛制坯

終鍛模擬成形過程如圖4 所示，先在20000 噸液壓機(jī)上成形，隨后在250 噸沖床上進(jìn)行切邊，在模具中一火成形，完成切邊校正后裝箱空冷。最終成形的鍛件如圖5 所示，可以看出鍛件四角凸臺處飛邊擠出較少，右側(cè)兩凸臺處充填不完整。通過調(diào)整終鍛件局部飛邊厚度，將左右兩側(cè)飛邊厚度由10mm 調(diào)整為4mm，其余位置調(diào)整為6mm，重新進(jìn)行模擬分析。調(diào)整飛邊厚度之后的成形鍛件如圖6 所示，四角凸臺及筋條充填完整，飛邊分布均勻，輪廓清晰，表明工藝設(shè)計(jì)具有可行性。

預(yù)鍛及切邊

為了改善發(fā)動機(jī)吊掛質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。利用仿真模擬技術(shù)對吊掛鍛件成形工藝進(jìn)行優(yōu)化，制定出合理的鍛造工藝方案。吊掛鍛件原材料選用

150mm×425mm 圓棒，優(yōu)化后的鍛造工藝路線為：下料→加熱→制坯→加熱→預(yù)鍛→機(jī)加工去飛邊→加熱→終鍛→機(jī)加工去飛邊→熱處理→粗加工→酸洗→超聲波檢測→取樣理化檢測→最終檢測。整體鍛造工藝過程如下：

終鍛及后處理

采用C5t 自由鍛錘把棒料進(jìn)行制坯，制坯分為鐓粗、拍扁等兩道工序(圖2）。通過設(shè)計(jì)傾斜10°漏筒工裝進(jìn)行鐓粗，減少人工定位和增加穩(wěn)定性，對坯料進(jìn)行分料時，有長桿尺寸漏筒的保證，使后續(xù)模鍛時材料能夠更好充填型腔，再進(jìn)行拍扁得到所需預(yù)制坯。鍛后打磨轉(zhuǎn)接R 部位臺階及尖角，防止后續(xù)預(yù)鍛過程中產(chǎn)生折疊。

工藝驗(yàn)證情況

對優(yōu)化后的鍛造方案進(jìn)行試驗(yàn)，坯料加熱到980℃，并保溫150s，模具加熱到380℃。如圖7 所示，可以看到終鍛件表面質(zhì)量良好，飛邊分布均勻，與模擬所得結(jié)果幾乎沒有差別，對所得到的終鍛件進(jìn)行理化檢測均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說明所設(shè)計(jì)的工藝方案成功。

村里的日子，就像柴米河的河水一樣，安詳、緩慢，即使別呦呦住進(jìn)來了，日子仍和從前一樣，只不過多了幾絲漣漪。

Finite element analysis on steel reinforced concrete column under low frequency reversed torsion

結(jié)論

本文通過對吊掛鍛件制坯工序進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過傾斜10°工裝筒進(jìn)行鐓粗，并對終鍛模具飛邊進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合仿真模擬與實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，證實(shí)工藝方案可靠，得出以下結(jié)論：

⑴采用改進(jìn)后的制坯工藝方案、工藝路線及設(shè)備工裝進(jìn)行生產(chǎn)，可得到無缺陷、表面質(zhì)量優(yōu)良的鍛件，增加了制坯穩(wěn)定性，縮短了制造周期。每件產(chǎn)品原材料由改進(jìn)前47kg，改進(jìn)后降低到33kg；制坯火次由原來4 火降低為現(xiàn)在2 火。

⑵按優(yōu)化后的工藝方案開展現(xiàn)場驗(yàn)證，結(jié)果表明：預(yù)鍛坯料、終鍛坯料的成形情況及飛邊分布基本與數(shù)值模擬情況相同。