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1模具CADCAMCAE作业题目：叶片的锻造工艺优化设计学院：航空制造工程学院专业名称：材料加工工程班级学号：120080503012学生姓名：刘诚指导教师：江五贵教授二O一四年五月2叶片的锻造工艺优化设计金属材料锻造成形工艺数值模拟是这样一个过程，在该过程中人们使用专用的计算机软件让计算机对整个成形过程的各种物理的变化进行数值计算，预测出成形过程中工程师们所关心的各种有用的技术信息，并将最终的计算结果以各种图形或动画的形式直观生动地显示在计算机屏幕上。从屏幕上人们可以看到工件的详细变形过程，以及各种物理量随空间和时间的变化。如果工艺、模具、坯料设计不当，还可以看到由此产生的各种缺陷。做一次工艺数值模拟，就相当于再计算机上做了一次虚拟的工艺试验。与实际试验相比，它的优势是成本低、周期短，所得到的技术信息更多更全、而且全是定量化的数据。如果发现模拟出的工件具有某些缺陷，可以根据自己的经验找出产生缺陷的原因，然后对工艺、模具或坯料进行修该，之后进行第二次的工艺模拟,如此反复直到工艺模拟成功。以下为叶片的模锻，材料为不锈钢合金，采用等温恒应变速率锻造方法，锻造温度分别取1040℃、1100℃、1160℃，应变速率为1s-1，摩擦因子取（m）=0.3。观察不同温度下成形时的温度场，等效应变、等效应力及最大载荷力的分布情况，并对它们进行分析，优化得到最佳的锻造温度。图1为模锻的上模和下模；图2为叶片毛坯有限元网格的划分。图1（a）上模（b）下模ba3图2叶片毛坯有限元网格的划分1、温度场（a）1040℃（b）1100℃（c）1160℃图3不同温度下锻造后的温度场变化从不同始锻温度、相同的摩擦条件下的温度场对比分析可知，在始锻温度为1160℃、摩擦因子取0.3时，叶身和榫头温度分布相对更合理，而且当模具完全闭合时预锻件的最高温度比始锻温度相对增加较少，金属材料的流动性更好；毛4边比较均匀，温度分布比较均匀，成形效果相对更好。2、等效应变（a）1040℃（b）1100℃（c）1160℃图4不同温度下锻造后的等效应变场变化从应变的模拟结果对比分析可知，在始锻温度为1160℃、摩擦因子取0.3时，叶片整体应变分布相对更均匀，，等效应变值较下，应变的值变化最小；局部没有出现应变较大的现象。3、应力5（a）1040℃（b）1100℃（c）1160℃图3不同温度下锻造后的等效应力变化从应力的模拟结果对比分析可知，在始锻温度为1160℃、摩擦因子取0.3时，没有出现局部应力很大的现象，模具设计较合理，尽管摩擦因子增加会使金属材料的流动性降低，但在此组参数下，应力比其他组分布更好4、载荷行程曲线分析6（a）1040℃（b）1100℃（c）1160℃图3不同温度下锻造后的载荷行程曲线从载荷的模拟结果对比分析可知，在始锻温度为1160℃、摩擦因子取0.3时，载荷较小，说明在锻造过程中材料塑性好，成形较好。总结：通过改变始锻温度对不锈钢叶片的模数值拟，得出在假设1040℃、1100℃、1160℃三个始锻温度中，始锻温度为1160℃更适合该不锈钢叶片的锻造成形。在该温度下金属材料的流动性较好，成形效果更好，叶片整体应变分布相对更均匀，应变的值变化最小，局部没有出现应变较大的现象。