路灯车摇臂工艺设计,    增城路灯车出租

     路灯车摇臂工艺设计,  增城路灯车出租,  增城出租路灯车, 路灯车出租   设计摇臂锻件材料采用高强度35MnB钢，从摇臂锻件图可以看出，摇臂结构的截面大部分为H型，在空间内呈现曲线状，且在厚度方向上大小不一，致使摇臂的成形难度加大。摇臂锻造成形坯料为圆棒材，因此首先需要对毛坯进行自由锻制坯使金属材料合理分布，然后通过压弯工序使毛坯进一步变形，让坯料金属流线与锻件结构更加匹配，以使终锻结束时能够得到成形饱满、无折叠和裂纹等缺陷的摇臂锻件结构；此外，还可以较大程度的减少终锻模腔的磨损，延长摇臂模具的工作寿命。因此，摇臂锻造成形采用压弯和终锻两道工序。由于摇臂体积较大，成形力也比较大，目前常用的大吨位机械压力机无法满足其对成形力的要求。然而，锻锤能够利用气压或液压等传动构件使落下部分产生运动并积聚动能，并在非常短的时间作用到锻件上，实现以小吨位成形大型锻件的效果。因此选用目前较大的16t锻锤设备对摇臂进行模锻成形。摇臂始锻温度为1150℃，终锻温度为800℃[5。确定路灯车摇臂具体成形工艺方案如下:下料→3t电液锤自由锻坯→在16t锻锤上压弯→在16t锻锤上成形终锻→切边→调质→校直→检验。

   下料根据路灯车摇臂锻件的结构特点，选取13个断面，计算摇臂锻件截面积Ad、毛坯截面积Aj、毛坯直径dj，从而绘制出摇臂锻件的截面图和计算毛坯图。为了便于后续对压弯模腔的设计，截面图和计算毛坯图均根据摇臂的热锻件图尺寸计算。使用SolidWorks软件测得摇臂热锻件的体积为5.4×107mm3，热锻件的周边长度为4160mm。摇臂毛坯最大截面积为44192mm2，最大断面直径为237mm。毛坯的体积按式4-1计算：jdfV=V+ηV(4-1)式中，jV为毛坯体积/mm3，dV为锻件体积/mm3，fV为飞边槽体积/mm3，η取0.8即按80%来充满飞边槽。将表4-1中数据代入，计算得出的毛坯体积为6.057×107mm3。毛坯的平均截面积按式（4-2）计算：jmjVAL=(4-2)29式中，mA为毛坯平均截面积/mm2，jL为毛坯长度/mm。将表4-1中数据代入，计算得出的毛坯平均截面积为3.205×104mm2。毛坯的平均直径按式（4-3）计算：1.13mmd=A(4-3)式中，md为毛坯的平均直径/mm。将表4-1中数据代入，计算得出的毛坯的平均直径为202mm。  选用Φ250mm的圆棒料作为原材料，采用自由锻造方式进行拔长制坯。自由锻之后的原始坯料体积按式4-4计算：'1pjV=V+δ(4-4)式中，'pV为自由锻之后的原始坯料体积/mm3，δ为火耗率由文献[58]表2.2-24查得为1.5%。代入数据得到自由锻之后的原始坯料体积为5.906×107mm3。自由锻前的原始坯料体积按式（4-5）计算:'ppV=Vδ(4-5)式中，pV为自由锻前的原始坯料体积/mm3，代入数据得到自由锻前的原始坯料体积为5.994×107mm3。30原始坯料的长度按式（4-6）计算：pppVLA=(4-6)式中，pL为原始坯料的长度/mm，pA原始坯料的截面积/mm2。代入数据得到原始坯料的长度为1222mm。摇臂锻造成形下料规格为：Φ250mm×1222mm。

     摇臂臂公差和加工余量确定,  公差和加工余量确定首先对路灯车摇臂锻件进行分析，为了保证摇臂锻件在锻造成形后容易脱模，结合其锻件的结构特征，分模面选在路灯车摇臂的最大投影处，进行水平分模。为满足路灯车摇臂后续装配要求，需要对摇臂锻件进行局部机械加工，因此，在锻件设计过程中需要给出一定加工余量，加工余量的确定在很大程度上与摇臂锻件的复杂程度、工艺条件和锻造设备等因素有关。路灯车摇臂的材料为35MnB钢，质量约为350Kg，用式(4-7)计算路灯车摇臂的形状复杂系数s：fnmsm=(4-7)式中fm为锻件质量/kg，nm为锻件包容体质量/kg。经计算摇臂锻件形状复杂系数为0.3，查文献可知锻件尺寸的极限偏差分别为：高度极限偏差H3.81.8+−，长度极限偏差L7.53.5+−、宽度极限偏差B5.32.7+−。摇臂锻件在后续进行机械加工过程中，需要对两端进行定位，因此两端面在同一平面上的精度比较高，查得100mm内精度为1.4mm，然而用锤上模锻进行锻造两端的公差较大，达不到精度要求，因此需要在路灯车摇臂锻件热处理清洗后加一道压印工序。摇臂锻件经压印工序后所需的机械加工余量可取3mm。压印后摇臂锻件高度公差查得为1.0mm。路灯车摇臂经压印工序后两端的高度为211mm，单边压印余量取2mm，因此摇臂锻件两端头部的高度为215mm。压印后摇臂锻件水平方向上的尺寸可能会有一些增大，水平方向上的余量也就可以减小一些，摇臂锻件高度方向上的极限偏差调整为h3.81.0+−。根据路灯车摇臂锻件各段的长、宽、高比值，模锻斜度取5°比较合适。摇臂高度方向的余量取5mm，由于摇臂体积较大，圆角半径取15mm，摇臂允许的最大表面缺陷深度为2.0mm；锻造成形后热处理方式为调质。

   摇臂锻造成形模拟路灯车摇臂锻件质量约为350Kg，属于大型锻件，如果根据所制定的锻造成形工艺直接进行锻造成形生产可能会造成材料大量浪费和经济损失，基于经济节约且缩短产品开发周期的原则，本文在摇臂锻造成形生产试制之前，采用刚塑性成形仿真软件DEFORM-3D对摇臂锻造成形过程进行仿真分析，为路灯车摇臂锻件的实际生产提供参考和指导。

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   摇臂材料为35MnB钢，锻造过程中坯料的变形本构关系选用本文，将其设置为刚塑性体，摇臂锻造成形模具材料选为H13钢，并且上模和下模的材料模型均设置为刚性体。摇臂坯料的初始锻造温度为1150℃，模具预热温度为300℃，环境温度设置为20℃。成形摩擦为剪切摩擦，摩擦因子为0.7。坯料与模具之间的传热系数为11N·(sec·mm·℃)-1，坯料与空气的传热系数为0.03N·(sec·mm·℃)-1。采用四节点的四面体单元将摇臂坯料进行网格划分，坯料网格划分的最终结果为85万个节点、35万个单元。在摇臂锻造成形模拟过程中如果网格发生畸变，Deform-3D软件会自动对其进行重划分。图4-3摇臂坯料划分网格后的预成形装配图。摇臂压弯成形模拟结束后，可以得到压弯后坯料的形状、温度场和应力场等分析结果。根据压弯后得到的分析结果继续对坯料进行终锻成形模拟。在Deform-3D软件的前处理界面对毛坯进行终锻成形装配，成形条件设置与压弯过程相同，之后对压弯后的毛坯进行终锻成形模拟。

    摇臂终锻成形模拟结果与分析   从等效应力云图可以看出摇臂终锻成形模拟结束时最大应力为420MPa，最大应力发生在摇臂锻件上部的台阶处，摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处（桥部）的应力较大。摇臂锻件上部台阶处的应力主要集中在280~420MPa，摇臂锻件侧面与飞边阶梯处的应力主要集中在240~340MPa，摇臂锻件主体的应力主要在140~280MPa。 摇臂终锻结束时最大应变为18.9，最大应变发生在摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处。摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处的应变主要集中在7.05~18.9，摇臂锻件主体应变主要在0.36~5.12。摇臂终锻成形模拟结束时较大的应力、应变均分布在摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处，这是由于该部位在成形模具中的体积小、摩擦力的金属流动困难，造成此处的应力、应变较大。

   摇臂终锻结束时温度分析,   大型路灯车摇臂锻件终锻成形模拟结束时刻温度分布图。 摇臂锻件在终锻结束时最低温度为摇臂锻件的最高温度为1330摇臂锻件的温度大部分集中在侧面与飞边的阶梯处（飞边与锻件主体的过渡区域之间，该部位在成形模具中空间小形热与摩擦热，造成此处温度较高.摇臂锻造行程载荷曲线分析图4-6为摇臂锻件锻造过程中行程载荷曲线形需要锻锤打击23次，着锻锤锻打次数的增加，主要是因为锻造过程的前两个阶段分别为镦粗和充模过程在模腔中流动顺利，阻力小阶段，此时模腔已被充满流动比较困难，需要的变形力比较大的个别现象，这是由于成形过程中坯料的变形速度比较大热量来不及散发出去，致使坯料温度局部升高回复或动态再结晶，提高材料的塑性降低。此外，由行程载荷曲线大吨位机械压力机所能提供的压力摇臂锻件在终锻结束时最低温度为864℃，高于锻造最低温度℃，最高温度出现在摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处1030~1210℃之间。较高温度主要分布在摇臂锻件飞边与锻件主体的过渡区域），其温度集中在该部位在成形模具中空间小、形变量较大，摩擦力大，因此产生大量的变造成此处温度较高。 摇臂锻件锻造过程中行程载荷曲线。 最大成形载荷为7.01×105KN。从图中还可以看出，上模载荷逐渐增大。摇臂锻造成形载荷曲线出现该现象前两个阶段分别为镦粗和充模过程，这两个阶段摇臂坯料阻力小，成形载荷小。摇臂锻造成形最后阶段是上下模打靠此时模腔已被充满，多余金属坯料只能通过飞边桥部流向飞边需要的变形力比较大。然而在摇臂上下模打靠阶段出现载荷减少成形过程中坯料的变形速度比较大，摇臂坯料内部产生的致使坯料温度局部升高，产生热效应，摇臂提高材料的塑性，降低摇臂坯料的变形抗力，由行程载荷曲线最成形大载荷可知，该成形载荷远远超出常用大吨位机械压力机所能提供的压力，因此选择锻锤来成形此大型摇臂锻件高于锻造最低温度800℃。最高温度出现在摇臂锻件侧面与飞边的阶梯处。较高温度主要分布在摇臂锻件其温度集中在1210~1330℃因此产生大量的变从图中可以看出，摇臂锻造成从图中还可以看出，随摇臂锻造成形载荷曲线出现该现象这两个阶段摇臂坯料最后阶段是上下模打靠飞边仓部，金属打靠阶段出现载荷减少摇臂坯料内部产生的摇臂材料发生动态，使得成形载荷该成形载荷远远超出常用因此选择锻锤来成形此大型摇臂锻件。

    摇臂锻造成形工艺的研究过程中，基于经济节约且缩短产品开发周期的原则，在摇臂锻件进行生产试制之前，采用塑性成形模拟仿真软件DEFORM-3D对摇臂结构锻造成形过程进行数值模拟仿真分析，以期顺利实现摇臂结构的锻造成形生产。1.依据路灯车摇臂锻件图详细分析了其结构特征，制定了摇臂锻造成形工艺方案。2.运用刚塑性成形模拟软件DEFORM-3D对摇臂进行了锻造成形模拟仿真分析，获得了摇臂锻造模拟成形过程中的应力、应变、温度场和行程载荷曲线等数据。

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