1、 PDF外文：http:/ 中文6500字本科生毕业设计 (论文 ) 外 文 翻 译 原 文 标 题 Optimization of Die Design for Forging a Turbo-Charger Impeller and a Ring Gear Using Process Simulation 译 文 标 题 对涡轮增压
2、器叶轮和齿 环 的锻造 加工过程进行模具优化设计 作者所在系 别 材料工程系 作者所在专业 材料成型及控制工程 共 13 页 第 1 页 译文标题 对涡轮增压器叶轮和 齿环 的锻造加工过程进行模具优化设计 原文标题 Optimization of Die Design for Forging a Turbo-Charger Impeller and a RingGear Using Process Simulation
3、作 者 Jay Gunasekera 译 名 杰伊谷那山 克勒 国 籍 美国 原文出处 http:/www.simufact- 对涡轮增压器叶轮和 齿环 的锻造加工过程进行模具优化设计 由 美国俄亥俄大学 机械工程系主席、高等教育博士 杰伊谷那山克勒和该大学的两个博士学生曼亚德欧莫黑博和法兰德欧慕法迪共同完成。 概要 ： 本项目的目的是 为美国的两个不同的汽车锻造产品公司进行两种复杂产品（涡轮叶轮和 齿环 ）的初锻及终锻过程的模具优化设计。 涡轮
4、叶轮必须 保证 最低有效塑 性 应变不小于 0.5，以增加韧性和抗断裂 能 力用来 支持 非常高的离心应力。这 对于 应变分布 以及 晶粒尺寸尽可能均匀 的分布在整个成品中也是很重要的 ，从而 才能 获得 具有 最佳 机械性能的 Al2618 涡轮 。晶粒 尺寸 的 优化是由确定最优平均温度和应变率（由 使用 齐纳 -霍洛曼参数 ） 来进行的 。第二项目是优化 齿环 模 具设计， 目的是 减少锻造 次数和由于过多溢料造成的材料浪费 。该软件使用 的 是 MSC.SuperForge 的 Simufact.forming 前身， 它能够 在最后阶段 检查 模具 填 充 、缺损成型与模具接触干涉。
5、 它也可以 通过 精密锻造有限元 仿真 来 判断和显示各种 重要 的参数， 例如 :有效塑性应变，等效应变率，有效应力，材料流量，温度，力 与 时间的关系 和 最终 形状 。 结果显示 该软件可以有效地用于优化锻造工艺，最大限度地 提高 机械强度，减少废料及材料锻造阶段，从而降低整体制造成本。 1.简介 这个项目的目标是 为两个 复杂汽车锻造产品 进行初锻及终锻的 模具优化设计。 第一部分是一个 铝制的 涡轮增压器叶轮（或涡轮） 。 涡轮 有 极高的 转速 （可达 10 万转）， 可以 迅速从 开始加速到 具有很高的离心应力。新的 毛坯 模具都必须 经过 预先 设计，从
6、而使这部分有效塑性应变 在静态金属区 可 达到 到一个 大于 0.5 的值 。 由于 屈服强度会增加 静态金属区 低 而 有效 的 塑性应变 ，所以 也可以 通过优化初锻毛坯模具得到增加 ， 这也导致了 在各地 形成 了近乎 统一 的 有效塑性应变产品。参考图 1，可见，一个 AA2618 合金 材料的扁平毛坯在初锻使用时的 旋转部分 变形情况 。参考图 2，最终被用于获取有效塑性应变大于 0.5 的最终产品 的模具 轮廓 。然而，这并不会导致整体均匀塑性应变大于 0.5。此产品相关的一个问题是存在低塑性应变 区，即 显示在图 1 和 图 2 中 金属蓝色的区域 ，也 被称为 静态金属 区（
7、DMZ）。 共 13 页 第 2 页 图 1 平模变形轮廓 图 2 最终平模变形轮廓 我们的目标是从 AA2618 到 整个制造 过程中 实现 锻 造转动部分力学性能最佳 。 锻造操作的主要优势是 通过减少 工件 多相组织来获得热量 。 另一个目标是优化 齐纳霍洛曼参数，最优 Z 由 平均温度和应变率 确定 ， 从而 得到一个材料 晶粒尺寸指示 。齐纳霍洛曼率和参数的增大， 同时
8、使 有效塑性变形 平均应变速率增大而 锻造时间 减少 。它也 可通过降低锻造温度来增加 。粗柱状 晶 粒 被 较小的等轴 晶粒 所取代， 晶粒 再结晶 可以使其延展性 和韧性 有所增加 。这将直接减少了锻件的强度，但是， 增加 其中一个 初坯模的 应变幅度将 能够 一直保持材料的强度 。 第二部分是一个 齿环 ，这里的目 的 是减少锻造阶段 的工序 ， 同时 减少材料浪费。有限元 仿真 模拟在预测变形流动模式 上 发挥了重要 的 作用，提高了产品质量。然而，有限元法的主要作用是运用经验验证完成的模具 在 设计关系或工程实践 中是否合理 。通常情况下，为了达到最佳的性能 需要进行多次
9、初锻 ， 直到从 最初的简单形状 锻 造为具有 形位公差和金属成形工艺 的复杂几何外形为止 。锻造预成形设计 是 通过使用类似模具设计 的程序进行反向变形模拟 的 ，并在最终产品外形以及材料性能要求基础上确定 模具的形状和工艺参数。因此，锻造前使用反向模拟模具设计 的方法将对模锻设计过程有着很大的作用 。优化整个锻造过程中 通过使用 充分 的 和适当的预 锻 形式 以 获得所需的锻造属性，如实现 合适的模具填充 ，减少材料浪费，减少模具磨损，取得良好的 晶粒 流 动性 和 满足条件所需的负载 。 UBET（上限单元技术）是用于获取反向模拟最佳 方法 ， 另外 有限体积法（ Simu
10、fact.forming 软 件）是用来做 正向 模拟及验证设计。 UBET 已开发 并被许多 研究人员 使用 ，例如李等。使用 UBET 锻造负荷分析 ： 模具填充 、锻件的 有效应变 和有无溢料间隙 。该方案同时适用于轴对称和非轴对称闭 塞 模锻造以及 有 肋腹式腔 的 平面应变封闭模锻 ， 本研究从所取得的成果进行了比较实验 ，并获得了 一个良好的结果。 这 个预先设计的方法 是由 刘，等 研究出的，它结合了 有限元为基础的模拟和 UBET 为基础 的 逆向 模拟。布拉姆利，已 运用 TEUBA，这是一个 UBET 为基础的 用于锻造成形反向模拟设计的 计算机程序 ， 这种方法是 以最终所需外形和模具反向流速为基础的 方式 ，在模具 的材料最深切的终 锻 腔 形成一个 自由边界 ，在一定的工步内材料反向流进去 ， 然后 模具钢坯分开这 就完成了锻造的预成形 。赵，等 运用 有限元的 模具逆向 跟踪方法 对 通用涡轮盘过程 进行 锻
