4、柴油机锻件数值模拟的生产实际应用

  柴油机锻件制造成本的高低、质量的优劣、开发周期长短是决定生产者能否在竞争中取胜的关键，这—趋势要求锻造生产在工艺设计阶段就应兼顾成本、质量及开发周期，优化生产过程中涉及的各项工艺参数。锻造工艺的工序、工步较多，在工艺设计过程中往往存在多种可供选择的工艺方案，每一工序、工步较优不能说明整体工艺就优。优化是一个相对概念，人们往往说他们对工艺进行了优化，其实质是对某一工序或工步的改进，整体工艺并一定达到优化。目前，锻造工艺还没有一个量化的评优指标，因此，为了获取非常好的的工艺方案，建立一个准则来评价锻造工艺是否优化十分必要。同时，用计算机等高新技术来改造制造传统产业是国内外科学技术发展的共同趋势，是锻造领域的学科前沿，也是锻造工艺由“经验设计”走向“科学指导”的重要途径，具有重大的实际意义。

  本文采用商用的Deform软件，以柴油机连杆为研究对象，分别进行锻件毛坯优化设计、锻造设备选用、润滑和加热工艺及模具设计等各自目标的优化，保证分指标选择较优范围，然后进行总体评价，确定工艺的总体优化值，得到非常好的的应用效果。对多目标的锻压过程，采用综合指标C值进行判断、优化。图12为锻件工艺优化流程框图。

  图12  锻件工艺优化流程框图

  4.1连杆毛坯优化设计

  按照计算毛坯截面，结合经验初步确定毛坯形状和尺寸，然后进行工程上的优化模拟。

图13 连杆毛坯及模具组装

  优化前毛坯及模具如图13所示，原毛坯一般锻三火，少量锻四火。由于毛坯不合理，第一火锻后，毛坯桥部厚，无法用切边模切边，只能用气割切除，非常费时，因而使锻造效率低。

  4.2 设备选用

  根据设计参数，确定锻件实际所需变形力曲线如图14所示。

 图14变形力曲线

  4.3 润滑和加热工艺

  润滑均匀、良好。加热采用煤气炉，加热均匀、热透。

  4.4　模具优化

  4.4.1 终锻型腔设计：终锻型腔设计以热锻件图为依据，设计好后，进行计算机仿真，根据充填情况，确定拔模斜度、圆角、工艺余量是否合理。

  4.4.2毛边槽设计：根据手册初步查出毛边形状和尺寸，经计算机多次模拟，确定毛边槽结构和尺寸。

  4.4.3 结构强度设计：按照传统设计，确定模具整体结构，然后计算机模拟，确定模具受力和模具安全性。

  4.5 某型连杆工艺优化C值

  经计算某型连杆工艺优化C值等于0.922，该型连杆模锻工艺整体上为较优工艺。

  4.6　优化后的效果

  毛坯重量优化前为193Kg（实际重量），优化后的重量为177Kg，每件节约材料16Kg，这对大量生产无疑是可观的。采用优化后的毛坯，不用气割，第一火锻完后热切边即可装炉加热，况且从原来的三火锻造减为两火锻造，提高效率38％，节约能源32％。经济效益大大提高。

  2.结论

  对柴油机机体、缸头和连杆等大型复杂铸锻件的CAD/CAE应用分析，采用理论分析、软件仿真验证与实验相结合的研究方法，制定了实用化的研究方向，开展大型复杂产品模型与技术信息库的优化研究，加快CAE仿真分析的进程，解决生产中的问题。(e-works)