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    外方內(nèi)圓型鍛件是石化、行業(yè)某類(lèi)壓力容器中的重要零件 ，處于高溫高壓強(qiáng)腐蝕的工作環(huán)境中 ，隨著壓力容器設(shè)計(jì)要求的不斷提高 ，對(duì)外方內(nèi)圓型零件的綜合性能提出了更高的要求 。長(zhǎng)期以來(lái) ，對(duì)于該鍛件一直采用鍛造成大余量的環(huán)形零件 ， 然后通過(guò)機(jī)械加工的方法進(jìn)行生產(chǎn)制造 ，這種方法不僅材料浪費(fèi)極大 ，加工時(shí)較長(zhǎng) ，而且造成了鍛件金屬流線被切斷 ，零件內(nèi)外相對(duì)較致密的區(qū)域被加工掉 ，造成鍛件的綜合力學(xué)性能降低 ，使用壽命減短等問(wèn)題 ，生產(chǎn)效率極低 ，難以滿足壓力容 器的設(shè)計(jì)要求和工程進(jìn)度要求 。為了解決現(xiàn)有工藝方法存在的外方內(nèi)圓鍛件不足 ，山西永鑫生重工有經(jīng)驗(yàn)的老匠人提出一種全新的工藝思路 ，通過(guò)鍛壓機(jī)出坯 ，然后 借助模具 ，利用輾環(huán)機(jī)進(jìn)行軋制 ，從而實(shí)現(xiàn)該零件金屬隨產(chǎn)品形狀分布 ，減少機(jī)械加工余量 ，提高產(chǎn)品質(zhì)量 ，減少機(jī)械加工工時(shí) ，提高生產(chǎn)效率 。
   由于鍛件形狀為外方內(nèi)圓 ，要實(shí)現(xiàn)在輾環(huán)機(jī)上旋轉(zhuǎn) ，必須使坯料與主輥和芯輥接觸部分為圓形。
1 建模
   根據(jù)模具設(shè)計(jì)和坯料制定出的具體尺寸 ，對(duì)模具和坯料進(jìn)行實(shí)體建模 。首先在SolidWorks2011中建立坯料和模具的三維圖形并事先完成坯料和模具之間的裝配 ，然后將圖形保存為stl格式文件 ，最終導(dǎo)入DEFORM 3D。由于軋制過(guò)程時(shí)間較短 ，因此本文簡(jiǎn)化建模模型 ，不考慮坯料和環(huán)境 、坯料和模具之間的熱交換 。
2 DEFORM 3D參數(shù)設(shè)置 
2．1 網(wǎng)格戈U分合理的網(wǎng)格劃分可以提高求解的精度并有效的降低運(yùn)算量 ，網(wǎng)格大小的選擇以保證精度 、盡量降低運(yùn)算量為原則 。基于此 ，選擇 1／4模型進(jìn)行網(wǎng)格 劃分和模擬運(yùn)算 ，使用系統(tǒng)自動(dòng)劃分網(wǎng)格功能 ，將坯料劃分為25000個(gè)網(wǎng)格 
2．2 材料屬性DEFORM3D有較完整的材料數(shù)據(jù)庫(kù) ，根據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) ， 選擇與該零件材料性能和流動(dòng)性接近的316L不銹鋼作為坯料的材料 ，溫度設(shè)置為 1150℃ ，模具設(shè)置為不產(chǎn)生形變的剛體 。
2．3 對(duì)象問(wèn)的關(guān)系摩擦方式設(shè)置為剪摩擦 ，取摩擦系數(shù)為0．7，模具同坯料之間的容差設(shè)置為0．0001。
2．4 控制的設(shè)置模擬過(guò)程中，模擬計(jì)算步長(zhǎng)的設(shè)置是很關(guān)鍵的 ，DEFORM3D規(guī)定了兩種計(jì)算步長(zhǎng)的方式 ，分別由時(shí)間和模具行程來(lái)決定 。根據(jù)產(chǎn)品的變形特性 ，本文 采用模具行程來(lái)控制 。完成建模后 ，生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件 ，退出前處理模塊 ，進(jìn)行模擬計(jì)算 。從第一次模擬結(jié)果看 ，坯料的流動(dòng)性和模具的充填性比較好，但是過(guò)程中存在模具和坯料旋轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的現(xiàn)象 ，尤其是當(dāng)旋轉(zhuǎn)至四角位置時(shí) ，會(huì)出現(xiàn)比較大的抖動(dòng) ，從最終的模擬結(jié)果來(lái)看 ，四角存在局部凹坑的現(xiàn)象 。經(jīng)過(guò)分析 ，認(rèn)為這與 軋制速度和芯輥直徑的大小存在關(guān)系 ，因此 ，增大軋制速度 ，同時(shí)在芯輥上增加模套 ，增大芯輥直徑進(jìn)行第二次模擬 ，從最終模擬結(jié)果來(lái)看，比較有效的解決了第 一次模擬過(guò)程中存在的問(wèn)題 。
   由于軋制成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬是在理想狀態(tài)下進(jìn)行的 ，坯料和模具之間的摩擦系數(shù) 、高溫下的材料特性和實(shí)際情況有一定的差異 ，所以計(jì)算機(jī)模擬并不能完全取 代工程試驗(yàn)驗(yàn)證 ，只有通過(guò)工程試驗(yàn)驗(yàn)證才能說(shuō)明模擬結(jié)果是否可靠 ，并根據(jù)工程試驗(yàn)來(lái)修正工藝參數(shù) ，達(dá)到指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)的目的 。 按照計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果 ，制定出模具尺寸和坯料尺寸 ，在公司5000t液壓機(jī)上進(jìn)行出坯 ，然后在數(shù)控輾環(huán)機(jī)上進(jìn)行輾軋制 。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ，試驗(yàn)件存在一些小的缺陷 ，高度上軋制出了飛邊 ，導(dǎo)致鍛件出模存在困難 ，同時(shí)鍛件四角缺少材料 ，由于缺料情況并不嚴(yán)重 ，致使在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái) ，由于軋制參數(shù)控制的不好 ，導(dǎo)致試驗(yàn)件軋制出飛邊 。

     根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬和工程試驗(yàn)的結(jié)果 ，修正了模具倒角和軋制速度參數(shù) ，然后又進(jìn)行一件生產(chǎn) ，經(jīng)檢查 ，尺寸滿足要求 ，隨后進(jìn)行了性能分析和探傷檢查 ，結(jié)果滿足要求 ，由此定型工藝 ，開(kāi)始批量化生產(chǎn)6結(jié)論 (1)通過(guò)利用DEFORM3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，大大減少了工程試驗(yàn)的周期 ，大大提高了工程試驗(yàn)成功的可能性 ，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起到了比較重要的指導(dǎo)作用 ，同時(shí)也節(jié)省了生產(chǎn)成本 ，但不能完全取代工程試驗(yàn)的驗(yàn)證。(2)利用輾環(huán)機(jī)環(huán)軋的原理 ，輔助工裝模具 ，實(shí)現(xiàn)了方形件的環(huán)軋工藝 ，對(duì)鍛件的生產(chǎn)是一種全新的工藝思路 ，大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量 ，提高了生產(chǎn)效率 ，降低了生產(chǎn)成本 。