deform模擬坯料在旋轉(zhuǎn)鍛造中的應(yīng)力變形

本科畢業(yè)論文高速鋼又被稱為風(fēng)鋼或鋒鋼，意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。高速鋼是適應(yīng)高速切削而發(fā)展起來的刃具鋼。當(dāng)車削速由10~20m/min增加到50~80m/min時(shí)刃具刃部的溫度由200~300℃增至500~800℃。碳素刃具鋼和低合金刃具鋼，200~300℃即開始軟化，而高速鋼在500~600℃，仍能保持較高的硬度(60HRC左右)，因此高速切削刀具一般都采用高速鋼制造。高速鋼發(fā)明至今已近百年主要用作各類機(jī)床切削工具。在高速鋼之后相繼有硬質(zhì)合金、陶瓷和聚晶金剛石等切削材料間世但高速鋼在切削材料領(lǐng)域中始終保持著特殊的領(lǐng)先地位。表1.1是各類重要工具使用高速鋼、硬質(zhì)合金、和陶瓷材料情況的統(tǒng)計(jì)表,是由世界最大高速生產(chǎn)廠家一奧地利伯樂百特種鋼公司統(tǒng)計(jì)的。從表中可見,除車刀外,其它各種刀具主要都是用高速鋼制造的,尤其是螺紋刀具、齒狀刀具和拉刀等精密復(fù)雜刀具。根據(jù)刀具專家的分析圖,在可預(yù)見的將來,高速鋼在刀具材料中的特殊地位不可能被其它刀具材料所取代[1]。表1.1主要加工刀具應(yīng)用的材料銷售金額比例，%每每種刀具材料所占銷售金額比例高速鋼應(yīng)用的刀具材料占刀具材料總售金額的比例刀具名稱車刀麻花鉆攻絲刀具刀頭與銑刀齒狀刀具鉸刀拉刀硬質(zhì)合金4020陶瓷2000000本科畢業(yè)論文目前的高速鋼五大類：(1)通用型高速鋼是指世界各國(guó)生產(chǎn)量較大用途較廣且價(jià)格低廉的一類高速鋼，代表鋼種有W18Cr4V(美國(guó)T1)、W6Mo5Cr4V2等。T1是使用最早的鎢系高速鋼，直到50年代，此類高速鋼仍為世界各國(guó)廣泛應(yīng)用。50年代后期，由于世界范圍的鎢元素緊缺導(dǎo)致T1價(jià)格不斷上漲，與此同時(shí)，鉬礦資源不斷被開發(fā)，因而促進(jìn)了鉬系、鎢-鉬系高速鋼的研發(fā)。M2就是當(dāng)時(shí)研制成功的典型鎢-鉬系高速鋼。目前歐美較多國(guó)家已用鎢-鉬系高速鋼部分或全部取代了T1。(2)高生產(chǎn)率高速鋼又稱超硬高速鋼，它是在一般的通用型高速鋼中加入一些Co、V、Si、Al等合金元素以提高高速鋼的紅硬性和耐磨性，主要用來制造切削難加工材料的刀具，比通用型高速鋼刀具具有更高的切削速度和耐用度。超硬高速鋼的類型較多，目前應(yīng)用較多的有鈷高速鋼、高碳高釩高速鋼及鋁、硅高速鋼(3)低碳型高速鋼是在通用型高速鋼的基礎(chǔ)上將碳含量降至0.6%~0.7%左右，而其他合金元素基本不變，已用于生產(chǎn)的有日本的SKH2R、SKH3R及我國(guó)的6W6Mo5Cr4V等。(4)粉末冶金高速鋼是較先進(jìn)的高速鋼生產(chǎn)方法。用冶煉-鑄錠-鍛造工藝生產(chǎn)的高速鋼，不可避免地存在著碳化物的偏析，粉末冶金高速鋼從根本上解決了高速鋼中碳化物分布不均及碳化物級(jí)別均為1級(jí)，其尺寸大約為2~5μm；而熔煉的高速鋼中的碳化物尺寸為12~30μm，由于組織均勻碳化物細(xì)小，使粉末冶金高速鋼的硬度和韌性大幅度提高，而且耐磨性比熔煉型高速鋼優(yōu)良。目前，粉末冶金高速鋼除用于制造切削刀具外，還用于制造精密模具，此外，象冷軋輥、冷鍛工具及切割機(jī)刀片等均可應(yīng)用粉末冶金高速鋼，而且取得了良好的效果[2]。高速鋼生產(chǎn)1898年從年開始,已走過了100年的發(fā)展歷程。世界每年生產(chǎn)高速鋼近30萬噸,鋼材在20萬噸以上。世界上生產(chǎn)高速鋼的著名企業(yè)有瑞典的ASSAB公司、法國(guó)的ERASTEEL公司、日本的HITACHI公司、德國(guó)的THYSSEN公司、美國(guó)的CRUCIBLE公司等,這些企業(yè)基本上都是專業(yè)化生產(chǎn)[3]。近兒年來,我國(guó)年產(chǎn)高速鋼約3萬噸,鋼材約2.5萬噸。約占世界高速鋼產(chǎn)量的1/10。大連鋼鐵集團(tuán)公本科畢業(yè)論文司和河北冶金科技公司是原冶金部布點(diǎn)的重點(diǎn)高速鋼生產(chǎn)企業(yè),其產(chǎn)量、品種、質(zhì)量一直處在領(lǐng)先地位,為我國(guó)工具行業(yè)提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)的高速鋼,為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。一些重點(diǎn)特鋼企業(yè)如上海五鋼集團(tuán)公司、撫順特殊鋼有限公司、大冶特殊鋼有限公司也積極生產(chǎn)開發(fā)高速鋼,長(zhǎng)城特殊鋼公司、貴陽鋼廠、西寧特殊鋼有限公司、本鋼特鋼公司等企業(yè)也生產(chǎn)少量高速鋼。改革開放以來,特別是近幾年來在高速鋼生產(chǎn)市場(chǎng)的格局上發(fā)生了很大的變化。一批地方企業(yè)、研究院所和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起,瞄準(zhǔn)高附加值的高速鋼產(chǎn)品,建設(shè)生產(chǎn)線。這些企業(yè)發(fā)展的速度很快,有的已形成了規(guī)?；a(chǎn),成為高速鋼生產(chǎn)的新生力量,已占全國(guó)高速鋼生產(chǎn)的。目前已形成規(guī)模的企業(yè)有江蘇夭工實(shí)業(yè)公司、江蘇飛達(dá)集團(tuán)和河北冶金科技等單位。大連地區(qū)、重慶地區(qū)及江蘇揚(yáng)中、江陰等地區(qū)也生產(chǎn)一定量的高速鋼。目前生產(chǎn)高速鋼的企業(yè)已多達(dá)10余家[4]。高速鋼多用電弧爐冶煉,用精鍛機(jī)或汽錘鍛。現(xiàn)在國(guó)外一些廠家還采用了爐外精煉,這對(duì)于一些特殊品種的高速鋼來說非常必要,例如雙金屬帶鋸用高速鋼材,要求鋼很純凈,氣體含量很低。連鑄能大幅度提高高速鋼的成材率,但難度很大。德國(guó)和奧地利一些廠家曾進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,但僅奧地利BREITENFELD廠(勃來登弗勒德廠有試驗(yàn)成功的報(bào)道〕,并已正常生產(chǎn)。采用電渣重熔和快鍛機(jī)加精鍛機(jī)的鍛造方法生產(chǎn)高速鋼大斷面材,取得了良好的效果。我國(guó)特殊鋼廠也多是用電弧爐冶煉高速鋼,生產(chǎn)大斷面材采用電渣重熔。一些中、小型鋼廠采用了感應(yīng)爐加電渣爐的方法生產(chǎn)高速鋼,每年產(chǎn)量約數(shù)千噸。這種方法使用了較多的返回廢鋼,降低了成本。70年代初，由于氣體霧化制粉盒熱等靜壓技術(shù)的進(jìn)步，誕生了粉末高速鋼。它是快速凝固技術(shù)在工業(yè)上成功應(yīng)用的首例冶金材料。粉末高速鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)碳化物顆粒尺寸細(xì)小(最大約3μm)，分布均勻；(2)可磨削性好；(3)韌性好；(4)熱處理時(shí)淬硬速度快，在整個(gè)截面上硬度分布均勻；(5)熱處理后變形小而均勻，保持截面圓度好；(6)能生產(chǎn)出常規(guī)鑄鍛工藝不能生產(chǎn)的更高合金含量的高速鋼。氣體霧化粉末高速鋼的生產(chǎn)工藝主要包括兩個(gè)步驟：(1)霧化制粉。鋼在熔煉之后,于高壓氣體霧化制取預(yù)合金高速鋼粉末,每一個(gè)粉末顆粒實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)微小的鋼本科畢業(yè)論文錠。由于凝固的速度很快,使結(jié)晶組織很細(xì).(2)粉末成型。美國(guó)增禍公司粉末成型的工藝是將粉末裝入鋼包套,脫氣密封之后,直接裝入熱等靜壓機(jī)加溫加壓使之致密成粉末高速鋼。然后剝掉鋼包套,可以鍛或軋成材。瑞典公司則采取了不同的生產(chǎn)工藝。為提高生產(chǎn)效率,該公司把理論密度的裝粉包套先冷等靜壓至理論密度,以提高其導(dǎo)熱率。然后,經(jīng)600℃和1150℃二段預(yù)熱,熱裝機(jī)進(jìn)行熱等靜壓,產(chǎn)品密度可達(dá)理論密度。還有一種噴射沉積技術(shù)可用于生產(chǎn)高速鋼。該技術(shù)由英國(guó)Osprey金屬公司首創(chuàng),所以又Osprey工藝[5]。其原理也是利用氣體噴吹液態(tài)金屬使其霧化并直接沉積在一定形狀的收集器上,從而形成高密度預(yù)形坯。該工藝省去了粉末高速鋼的制粉和成型等許多工序,節(jié)省能耗,降低成本。用噴射沉積技術(shù)生產(chǎn)的高速鋼碳化物分布均勻,顆粒細(xì)小(約6~10μm),雖略粗于粉末高速鋼,但顯著優(yōu)于常規(guī)鑄鍛工藝生產(chǎn)的高速鋼[6]。高速鋼屬于高碳、高合金特殊鋼，在退火狀態(tài)甚至在淬火狀態(tài)仍有大量碳化物，因此其具有與眾不同的使用性能和良好的熱加工工藝性能。但碳化物的不均勻性卻給熱加工工藝性能與使用性能帶來嚴(yán)重?fù)p害。嚴(yán)重的碳化物不均勻性使鍛造時(shí)金屬塑性降低，應(yīng)力集中易產(chǎn)生開裂，綜合力學(xué)性能與耐磨性差，從而降低了刀具使用壽命。用鍛造提高高速鋼的碳化物均勻度，能為熱處理創(chuàng)造有利條件，提高刀具使用壽命，在工具生產(chǎn)中具有重大作用。當(dāng)鍛件無碳化物均勻度要求，或原材料已達(dá)到要求級(jí)別時(shí)，大體可以直接采用原材料或簡(jiǎn)單鍛造成形。但生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)鍛造不當(dāng)，特別是鐓粗成形時(shí)，碳化物不均勻度可能升級(jí)。當(dāng)簡(jiǎn)單成形不能滿足碳化物均勻性要求時(shí)，就必須采用特殊鍛造方法，來改善碳化物均勻性與鋼材纖維方向，以提高工具綜合力學(xué)性能。生產(chǎn)中通常有以下幾種特殊的鍛造方法:(1)不變方向反復(fù)鐓拔。(2)單十字鐓拔。(3)雙十字鐓拔。(4)對(duì)角線反復(fù)鐓拔等。上述方法各有其特點(diǎn)與優(yōu)越性，可以根據(jù)工具使用特點(diǎn)與操作掌握程度具體分析選用。但大多數(shù)工廠通常采用的工藝是不變方向反復(fù)鐓拔，基本上能滿足要本科畢業(yè)論文求，而且操作比較簡(jiǎn)單，產(chǎn)生裂紋等缺陷較少[7]。鍛造技術(shù)由自由鍛造發(fā)展到徑向鍛造，其使用的鍛造工具有了很大變化。自由鍛造一般使用上下平砧進(jìn)行鍛造，通過砧子單方向運(yùn)動(dòng)使錠料或坯料受壓而產(chǎn)生變形如圖1.1所示。由于錠料或坯料在自由鍛造的情況下展寬和軸向延伸不受工具的限制，變形阻力小，根據(jù)金屬塑性變形最小阻力定律，自由鍛的錠料或坯料將產(chǎn)生兩個(gè)方向的塑性變形。而徑向鍛造一般采用四個(gè)錘頭，四個(gè)錘頭在同一平面內(nèi)分成兩組，錠料或坯料在兩個(gè)方向上受壓，其寬展塑性變形受到工具的限制，金屬的塑性變形一軸向延伸為主如圖1.2所示，極大地提高了金屬的鍛造效率[8]。1122圖1.1自由鍛(1錘頭2坯料)圖1.2徑向鍛造(1坯料2錘頭)本科畢業(yè)論文徑向鍛造變形技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已由最初的機(jī)械式發(fā)展到現(xiàn)在的液壓式，錘頭的打擊頻次已達(dá)到240次/min，打擊次數(shù)大大超過了自由鍛造(快鍛機(jī)打擊次數(shù)僅為80次/min左右)，打擊頻次的提高不僅可以抵償金屬變形過程的溫降，而且還將導(dǎo)致金屬變形后溫度的升高，這已被實(shí)踐所證實(shí)。例如液壓式徑向鍛造機(jī)鍛造難變形的高溫合金GH4169，由220mm方坯鍛到直徑140的棒料，從第3道次開始，表面溫度升高40~50℃，為了控制終鍛溫度，需要停留一段時(shí)間進(jìn)行最后道次的變形。正因?yàn)閺较蝈懺齑嬖跍厣默F(xiàn)象，始鍛溫度與終鍛溫度差很小。 (Cr12Mo1V1)等，因含有大量的合金元素，造成較為嚴(yán)重的成分偏析，加之碳含量較高，碳化物偏析嚴(yán)重，惡化了熱加工性能，其熱加工只能在較窄的溫度區(qū)間進(jìn)行。如果加熱溫度過高，容易造成鋼錠偏析區(qū)大量的低熔點(diǎn)碳化物產(chǎn)生過熱和過燒現(xiàn)象；若終鍛溫度過低，則表面塑性變差，容易產(chǎn)生表面開裂現(xiàn)象[9]。該類鋼若采用自由鍛造，錠到才需開中間坯，需多火次才能完成。例如將430mm~430mm的鋼錠鍛到直徑140的圓棒，至少需6火次，而且還需要開中間坯。采用徑向鍛造，則只需一火次即可完成全部變形過程，始鍛溫度與終鍛溫度差僅為40~50K。這樣的結(jié)果是自由鍛無法做到的。因此徑向鍛造變形溫降小的特點(diǎn)尤其適合高速工具鋼、高合金冷作模具鋼、不銹鋼及高溫合金、鈦合金等南變形材料的鍛高速鋼鍛后從高溫空冷也會(huì)轉(zhuǎn)變馬氏體組織，組織應(yīng)力大而塑性低，很易開裂。高速鋼鍛件鍛后應(yīng)緩冷，可以在爐中冷卻或置于爐口外裝料板上緩冷至室溫后，及時(shí)作退火處理。高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過退火、淬火、回火等一系列過程。退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860~880℃。淬火時(shí)由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800~850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力)，然后迅速加熱到淬火溫度1190~1290℃(不同牌號(hào)實(shí)際使用時(shí)溫度有區(qū)別)，后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現(xiàn)真空爐使用也相當(dāng)廣泛。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高硬度和耐本科畢業(yè)論文磨性，一般要進(jìn)行2~3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時(shí)[10]。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)不僅是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)十分重要而又廣闊的領(lǐng)域，而且也是迅速發(fā)展的一門綜合性很強(qiáng)的新興科學(xué)，是工程分析、研究和設(shè)計(jì)的重要工具。許多工程分析問題，都可歸結(jié)為在給定邊界條件夏秋季起控制方程(常微分方程或偏微分方程的問題。但只有方程比較簡(jiǎn)單、幾何邊界想到規(guī)則的少數(shù)問題能用解析分法求出精確的解析解。對(duì)于大多數(shù)的工程技術(shù)問題，由于物體的幾何形狀比較復(fù)雜或者問題的某些特性是非線性的，則很少有解析解。對(duì)于這類問題其解決辦法通常有:一是引入簡(jiǎn)化假設(shè)，將方程和邊界條件簡(jiǎn)化為能夠處理的問題，得到其在簡(jiǎn)化狀態(tài)下的解，這種方法在某些情況下是可行的，但簡(jiǎn)化過多又可能導(dǎo)致不正確的甚至是錯(cuò)誤的解。因此，在利用現(xiàn)代數(shù)學(xué)、力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，借助于計(jì)算機(jī)計(jì)算來獲得滿足工程要求的數(shù)值解，這就是數(shù)值模擬技術(shù)，也就是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。一般來說，仿真技術(shù)包括物理仿真和模型仿真。模型仿真，即用數(shù)學(xué)模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究或?qū)嶒?yàn)。由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠非常方便地將世紀(jì)工程提供的模型進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)分析，例如:分析研究材料加工過程的各種力能參數(shù)，為選擇最佳加工方法而改變工藝參數(shù);為獲得最佳設(shè)計(jì)對(duì)各種方案進(jìn)行比較;對(duì)一些新產(chǎn)品的方案進(jìn)行驗(yàn)證等，廣泛應(yīng)用于航天、冶金、通信、建筑、化工等各個(gè)工程領(lǐng)域，在實(shí)際應(yīng)用中取得顯著效果。計(jì)算機(jī)模擬與優(yōu)化在高速鋼鍛造生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。利用計(jì)算機(jī)，一方面可以在設(shè)備制造前或者在高速鋼生產(chǎn)之前模擬鍛造過程的變形和力能參數(shù)，從而優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)或工藝參數(shù)，以代替物理模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鍛造，減小物理模擬實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)投入和現(xiàn)場(chǎng)鍛造的損失;另一方面可以模高速鋼在鍛造過程中的顯微組織變化，并預(yù)報(bào)軋后鋼的性能，從而優(yōu)化工藝參數(shù)，代替大量金相實(shí)驗(yàn)和工藝參數(shù)研究，保證鋼材所要求的組織和性能[11]。綜上所述，本文的研究以精鍛機(jī)結(jié)構(gòu)與高速鋼生產(chǎn)工藝相結(jié)合，主要通過DOFORM軟件對(duì)H-13高速鋼鍛造過程變形的有限元仿真分析，得到坯料在鍛造變形中的應(yīng)力、應(yīng)變分布，來分析棒料芯部的變形，進(jìn)而分析該鍛造工藝是否能本科畢業(yè)論文將坯料鍛透。本科畢業(yè)論文精鍛機(jī)是一種快速精密鍛壓設(shè)備，由2~8個(gè)對(duì)稱錘頭對(duì)金屬坯料進(jìn)行高頻率鍛打的短沖程壓力機(jī)。錘頭有兩種運(yùn)動(dòng)：(1)由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)偏心軸帶動(dòng)連桿使錘頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行鍛打；(2)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過偏心套調(diào)節(jié)連桿的位置，改變錘頭的開口尺寸，以獲得不同的鍛壓尺寸。鍛壓時(shí)坯料由操作機(jī)的夾頭送入鍛壓箱進(jìn)行往復(fù)鍛壓。這類機(jī)器多用程序控制、數(shù)字控制或微處理控制系統(tǒng)自動(dòng)操作，生產(chǎn)效率高，用以建立熱鍛火車軸等自動(dòng)生產(chǎn)線和冷鍛槍管來復(fù)線等。鍛件的精度：熱鍛的外徑±0.5mm，內(nèi)徑±0.1mm；冷鍛的外徑±0.1mm，內(nèi)徑±0.01mm。加工實(shí)心或空心長(zhǎng)軸類零件鍛造時(shí)，分布在棒料圓周方向的錘頭(2~8個(gè))對(duì)工件快速和同步鍛打。如工件為圓截面，則一面低速旋轉(zhuǎn)，一面軸向進(jìn)給移動(dòng)；如工件為非圓截面，則只軸向進(jìn)給而不旋轉(zhuǎn)，將鋼錠直接鍛成方鋼、扁鋼等。徑向鍛造的特點(diǎn)是不需要專用模具，能按預(yù)定程序鍛出精密的軸類零件。徑向鍛造每次壓縮量小，每分鐘鍛打次數(shù)高，這種方法可用于熱鍛或冷鍛[12]。精鍛機(jī)每分鐘錘擊次數(shù)比快鍛液壓機(jī)高一倍，由于錘擊次數(shù)高，坯料形變產(chǎn)生的熱量可抵償坯料散失到環(huán)境中的熱量，因此加工過程中溫度變化較小。這對(duì)加工機(jī)械制造、國(guó)防工業(yè)上采用了精鍛機(jī)來生產(chǎn)合金結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度合金鋼、鈦合金和難變形合金的產(chǎn)品。用不同型號(hào)的精鍛機(jī)分別將鋼錠或鋼坯鍛成圓形、方形、矩形截面的棒材或鍛成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸、實(shí)心軸和空心階梯軸、錐度軸、厚壁管、炮管等。此外，徑向鍛造機(jī)自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)的鍛件精度高，表面粗糙度小。但也有不足之處，因?yàn)殄懺鞎r(shí)，工件表面變形大于中心部位變形，如果鍛比控制不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)心部鍛不透的現(xiàn)象。另外，由于打擊頻率高，產(chǎn)生變形熱，使鍛件局部溫度上升，導(dǎo)致合金顯微組織不均勻，影響性能。奧地利GFM是世界知名的徑向鍛機(jī)生產(chǎn)公司，可生產(chǎn)3種類型的精鍛機(jī)：(1)本科畢業(yè)論文擊次數(shù)180--320次/min[13]。從20世紀(jì)80年代中期至今，我國(guó)已從奧地利引進(jìn)了圖2.1GFM公司生產(chǎn)的SX55型精鍛機(jī)在國(guó)內(nèi)外精鍛機(jī)產(chǎn)品中，按主機(jī)傳動(dòng)方式分機(jī)械式和全液壓兩種形式,并且隨著液壓技術(shù)的快速發(fā)展,與控制系統(tǒng)良好的接口技術(shù),全液壓精鍛機(jī)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。按照控制系統(tǒng)精鍛機(jī)可分為三種類型：一種是以繼電器為主控單元的傳統(tǒng)型精鍛機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的精鍛機(jī)；第三種是應(yīng)用高級(jí)微處理(或工業(yè)控制計(jì)算機(jī))的高性能精鍛機(jī)。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化[14]。(1)繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，成本較低，相應(yīng)控制功能簡(jiǎn)單，適應(yīng)性不強(qiáng)。繼電器控制方式適用于本科畢業(yè)論文單機(jī)工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)，也可組成簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線，但由于電路的限制，穩(wěn)定性、柔性差?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)早期引進(jìn)許多精鍛機(jī)是以這種機(jī)型為主。近幾年多進(jìn)行了技術(shù)改造和升級(jí)。(2)可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前已被廣泛地用于各種生產(chǎn)機(jī)械及自動(dòng)化生產(chǎn)過程種。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器的功能更加豐富。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯控制，后來開始采用微電子處理器作為可編程控制器的中央處理單元(CPU)，從而擴(kuò)大了控制器的功能，使其不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，可編程控制器控制方式是介于繼電器方式和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制方式之間的一種控制方式?？删幊炭刂破骶哂休^高的穩(wěn)定性和靈活性，但在功能方面與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比有一定的差異(3)工業(yè)控制機(jī)控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展成熟的基礎(chǔ)上采用的一種高技含量的控制方式。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)作為主控單元，以CNC控制技術(shù)直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制、同時(shí)利用各種傳感器組成閉合回路的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的，這種控制方式主要有如下特點(diǎn)：①具有友好的人機(jī)交互性，操作簡(jiǎn)單。②控制精度高。數(shù)字控制的行程長(zhǎng)度及工作行程與傳統(tǒng)的機(jī)械的行程開關(guān)控制相比，精度有極大的提高，一般控制精度可達(dá)到0.05mm。③可順利實(shí)現(xiàn)對(duì)工作參數(shù)(壓力、速度、行程等)的單獨(dú)調(diào)整。④預(yù)存工作模式，可對(duì)不同工件的工藝過程、工藝參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)和重復(fù)調(diào)用，縮短調(diào)整時(shí)間。⑤對(duì)高速下的換向沖擊可利用軟件來消除，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。⑥在安全方面，可利用軟件進(jìn)行故障預(yù)診斷，并自動(dòng)修復(fù)故障和顯示錯(cuò)誤。⑦易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的集散控制，組成柔性生產(chǎn)線以及與上位機(jī)進(jìn)行通信和實(shí)現(xiàn)調(diào)度控制。精鍛機(jī)由手動(dòng)、半自動(dòng)發(fā)展到自動(dòng)控制，70年代又發(fā)展到用計(jì)算機(jī)控制。從工藝組成上與其他設(shè)備的聯(lián)合也有了大幅提高，采用液壓鍛壓機(jī)和精鍛機(jī)聯(lián)合作業(yè)，在高速鋼和鈦合金生產(chǎn)中較為普遍，也有采用大小精鍛機(jī)聯(lián)合作業(yè)的。70年代以來,精鍛工藝又發(fā)展為精鍛-軋制工藝，并創(chuàng)造了精鍛-軋機(jī)組,它由一臺(tái)多錘頭的連續(xù)式精鍛機(jī)后帶若干架軋機(jī)組成，主要用在合金鋼廠生產(chǎn)小型棒材。本科畢業(yè)論文(1)高速、高效、低能耗。提高精鍛機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。(2)機(jī)電液一體化。充分合理地利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的(3)自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為精鍛機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充本科畢業(yè)論文3.1DEFORM簡(jiǎn)介DEFORM是ALPID研發(fā)的一款商品化分析軟件，由SFTC公司推廣應(yīng)用。4.0版。它是一套基于有限元仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。通過在計(jì)算機(jī)上模擬整個(gè)加工過程,幫助工程師和設(shè)計(jì)人員:①設(shè)計(jì)工DEFORM友好題設(shè)計(jì)了一個(gè)全自動(dòng)的、優(yōu)化的網(wǎng)格再劃分系統(tǒng)。殘余應(yīng)力和回彈問題,燒結(jié)體材料模型適用于分析粉末冶金成形；④完整的成形設(shè)備模型可以分析液壓成形、本科畢業(yè)論文RM等[18]。。子λL相乘代入勢(shì)能中來修正勢(shì)能。利用修正的勢(shì)能原理可以得出位移與拉氏乘子λL為基本未知數(shù)的控制方程。其主要特點(diǎn)是同時(shí)以節(jié)點(diǎn)位移和靜水壓力為基本未知量其中[K]，[E]為單剛中非零矩陣，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置；Δu為位移增量；Δp為法的優(yōu)點(diǎn)是直觀，且不必對(duì)零體積膨脹約束進(jìn)行特殊處理；缺點(diǎn)是增加了自由度數(shù)目，即拉氏乘子λL的數(shù)目，λL的出現(xiàn)會(huì)增加最后切向剛度方程的帶寬，使運(yùn)算效率降低，另外導(dǎo)致了離散矩陣的非定性，難用一般方法求解。呂和祥采用了子結(jié)構(gòu)法解決了該問題，但較繁，不易于推廣，范家齊等也對(duì)受內(nèi)壓的橡膠圓柱進(jìn)行了研究。本科畢業(yè)論文將罰函數(shù)的概念引入有限元中，把應(yīng)變能分解成偏應(yīng)力和體應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變的疊加形式，通過選擇適當(dāng)?shù)膽土P函數(shù)，利用罰因子放松不可壓縮的約束條件，最終得到只含位移未知量的離散方程。為了避免數(shù)值上的困難，插值函數(shù)和求單元?jiǎng)偠汝嚨臄?shù)值積分是分開進(jìn)行的。對(duì)剛度矩陣中體變部分用低于其他項(xiàng)積分階段的簡(jiǎn)化積分法，由于是有選擇的不同積分階段，所以也稱選擇積分法。用靜力凝聚法消去壓力自由度，最后只剩下節(jié)點(diǎn)位移為自由度，因而方程階數(shù)未增加，效率高于拉氏乘子法。優(yōu)點(diǎn)是由于乘法函數(shù)的引入，使得剛度矩陣對(duì)角線上的零元素消失，變得對(duì)稱正定，可以通用的解法進(jìn)行求解；缺點(diǎn)是為了確保迭代過程的收斂，要適當(dāng)?shù)倪x擇懲罰因子。雜交應(yīng)力元由卞學(xué)簧于1964年首次提出，其后雜交元理論不斷發(fā)展，其應(yīng)用對(duì)象從二維，平板發(fā)展到三維和殼體，在橡膠類材料的小變形中得到了應(yīng)用。雜交應(yīng)力元采用的是基于最小余能原理的Reissner變分原理，以節(jié)點(diǎn)位移和應(yīng)力作為基本未知量，對(duì)于不可壓縮橡膠類材料又引入靜水應(yīng)力作為基本未知量。其應(yīng)力可用單元的應(yīng)力參數(shù)插值來表示：其中[p]是應(yīng)力函數(shù)矩陣，{β}是應(yīng)力參數(shù)列向量，這樣首先對(duì)應(yīng)力進(jìn)行變分，使得應(yīng)力未知量在單元范圍內(nèi)凝聚掉，最后得到的單元?jiǎng)偠确匠蹋c混合法(拉氏乘子法)基本相同，但有本質(zhì)區(qū)別。雜交應(yīng)力元在單元內(nèi)放松了對(duì)位移的約束，使單元有比較適中的剛度，一般能給出比較準(zhǔn)確的位移解，由于直接假定了單元內(nèi)的應(yīng)力模式，沒有求導(dǎo)引起的精度損失，而且可以根據(jù)具體問題選擇最優(yōu)的應(yīng)力模式，使得單元內(nèi)應(yīng)力值及其分布規(guī)律更為合理。特別是在板殼類問題中，避免了單元間難以協(xié)調(diào)的困難[19]。本科畢業(yè)論文Pro/Engineer是世界上最成功的CAD/CAM軟件之一，它是美國(guó)PTC公司的產(chǎn)品。該公司1985年成立于波士頓，現(xiàn)已發(fā)展為全球CAD/CAM/CAE領(lǐng)域最具代表Automation)軟件的新發(fā)展，所采用的新技術(shù)比其他MDA軟件具有更多優(yōu)越性Pro/Engineer的功能非常強(qiáng)大，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供完整的解決方案，廣泛用于造型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元分析及關(guān)系庫(kù)管理等各個(gè)領(lǐng)域。它的產(chǎn)品功能模塊包括：基本模塊、曲面造型、特征定義、裝配設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)、工程制圖、圖表設(shè)計(jì)、電纜制造、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、有限元網(wǎng)格等Pro/Engineer軟件具有強(qiáng)大的實(shí)體造型功能。它完全集成了表面和實(shí)體建模技術(shù)，是一個(gè)領(lǐng)先的造型軟件。Pro/Engineer能完成任何工業(yè)設(shè)計(jì)，而且任何設(shè)計(jì)思想都能得到體現(xiàn)。本課題之所以采用Pro/Engineer來建模是因?yàn)樵谟邢拊浖薪Ｏ鄬?duì)比較困難而Pro/Engineer與其它建模軟件相比，具