某重卡曲軸鍛模填充性能及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、重卡曲軸作為重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一，在其發(fā)動(dòng)機(jī)五大件(機(jī)體、曲軸、連桿、凸輪軸、缸蓋)中是最難保證質(zhì)量的零件。傳統(tǒng)工藝上，通常采用鑄造方法來(lái)生產(chǎn)曲軸，雖能得到比較理想的外觀，但不能獲得較為理想機(jī)械性能、金屬流線及微觀晶粒組織等，從而嚴(yán)重影響重卡曲軸機(jī)械性能及使用壽命。與傳統(tǒng)工藝相比，鍛造成形工藝能得到機(jī)械性能更好、金屬流線分布更合理、微觀組織晶粒更細(xì)的曲軸鍛件；對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且具有高筋、薄板等難成形結(jié)構(gòu)的重卡曲軸而言，通常需要進(jìn)行

2、多工序成形；但因曲軸平衡塊分布位置不同、結(jié)構(gòu)差異大等原因，使得曲軸在鍛造成形過(guò)程中部分平衡塊頂端容易出現(xiàn)填充不滿型或鍛造塌角的情況。所以對(duì)重卡曲軸鍛模填充性能進(jìn)行研究是非常有必要的。
　　 本文將針對(duì)某重卡曲軸模鍛成形過(guò)程中，部分平衡塊填充不滿型及鍛后飛邊過(guò)大的情況開展研究，分析模具結(jié)構(gòu)對(duì)重卡曲軸鍛模填充性能的影響。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀并采用鍛造成形模擬軟件Deform，對(duì)重卡曲軸模鍛成形過(guò)程進(jìn)行有限元模擬仿真，分析飛邊槽結(jié)構(gòu)形式、

3、模膛拔模斜度、模口圓角半徑、預(yù)鍛件連桿軸頸敷料高度對(duì)重卡曲軸鍛模填充性能的影響。結(jié)合分析所得結(jié)論，對(duì)現(xiàn)役預(yù)鍛模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)；在此基礎(chǔ)之上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對(duì)模具結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)。首先通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)得到一組以上斜面斜度δ、楔形飛邊槽斜面斜度β、二次拔模斜度γ和連桿軸頸處連皮高度ζ作為輸入的輸入數(shù)據(jù)，以重卡曲軸平衡塊所對(duì)應(yīng)模具型腔最小未充滿距離L作為最終優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，然后運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性擬合能力建立起輸入與目標(biāo)函

4、數(shù)之間的非線性函數(shù)關(guān)系獲得相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果，并將網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果作為遺傳算法種群個(gè)體適應(yīng)度值，最后利用遺傳算法對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行全局尋優(yōu)求解，獲得最優(yōu)結(jié)果及其相應(yīng)的條件。將優(yōu)化后的預(yù)鍛模具用于實(shí)際生產(chǎn)，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，重卡曲軸平衡塊頂端填充飽滿，材料利用率提高到81.4％。這種將有限元模擬輔助設(shè)計(jì)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法想結(jié)合的方法，改變了以往設(shè)計(jì)過(guò)程中模具結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取完全依賴于經(jīng)驗(yàn)的局面、提高了模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、縮短了產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)周