一种曲轴工艺连续作用的仿真方法

1.本发明涉及发动机曲轴领域，尤其涉及一种发动机曲轴加工工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法。

背景技术：

2.为了提高曲轴的抗疲劳性能从强化工艺入手，以往的曲轴加工仿真集中于单一工序研究，无法完全反映出实际加工生产中场域作用对曲轴强度的持续影响，导致优化后的工艺参数对加工生产指导作用降低；针对上述问题，将前一工序产生的应力与变形用作下一工序的载荷条件，着重于多工序加工过程工艺参数持续变化对疲劳强度的研究。

技术实现要素：

3.本发明的目的是通过优化加工工艺使曲轴加工满足设备可加工性的前提下，提高曲轴的疲劳强度要求，并且不同于以往的曲轴加工仿真集中于单一工序研究，而提出的一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，包括如下步骤：1)曲轴生产加工现场调查：详细了解曲轴关键加工工序，结合产品失效案例，出关键工序，明确工艺参数等约束条件；2)材料本构方程构建：使用jmatpro软件创建general steel，输入48mnv材料的组成成分，计算48mnv材料在搭建连续工序持续作用工艺模型时所需的机械性能参数和热物理参数，以及流动应力和材料相变转变过程中需要的ts、te温度；3) 连续工序持续作用模型搭建：应用专业工艺仿真平台deform，建立48mnv材料数据库，搭建包括铣削、淬火、回火在内的关键工序连续作用模型，以曲轴生产中现有工艺参数作为模型初始输入数据，提取铣削过程中的温度、铣削力等，淬火和回火过程中的温度、残余应力、组织转变和硬度分布；4)工艺参数优化：应用全因子试验和响应面试验，设计多组工艺参数组合，提取步骤3中的结果数据作为因变量，研究工艺参数改变后对温度、应力、强度等的影响，进而分析内部机理转变规律；5)优化结果的对比验证：选用双测温仪作为实验验证的仪器，通过切屑比较研究实验和温度比较研究实验，将仿真结果与实际生产情况和试验结果对比，作为本发明方法的可靠性支撑。
5.优选的，所述步骤2和3需要建立格式一致的key文件，保证jmatpro文件顺利读入deform中。
6.优选的，所述步骤3中有多工序持续作用关系的模型，前一工序结果文件需要使用db格式保存，作为下一工序的输入，从而实现温度、应力等的连续合理传递。
7.优选的，步骤4中的实验设计应保证实验组数均匀分散，波动性小。
附图说明
8.图1为生产现场加工工序图；图2为deform加工工序图；图3为铣削结束后温度图；图4为淬火结束后的温度图；图5为去应力回火后的温度图；图6为实验设备图。
具体实施方式
9.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
10.参照图1-6，一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，包括如下步骤：1) 曲轴生产加工现场调查：详细了解曲轴铣削、淬火、回火工序，明确边界设置、工艺参数、结构参数等约束条件；2)材料本构方程构建：使用jmatpro软件创建general steel，输入48mnv材料的组成成分，通过mechanical properties计算48mnv材料的机械性能参数以及流动应力，通过thermodynamic properties、thermo-physical properties计算热物理参数，通过phase transformation计算材料相变转变过程中需要的ts、te温度，ttt曲线，同时将数据导出为key文件，便于读取；3) 连续工序持续作用模型搭建：应用专业工艺仿真平台deform，建立48mnv材料数据库，搭建包括铣削、淬火、回火在内的关键工序模型，将三维软件建立的数模导出为.stl格式再导入到deform软件，划分10000个绝对网格，然后设置移动和接触边界条件，以曲轴生产中现有工艺参数作为模型初始输入数据，设置simulation steps、step increment完成单一工序的设置，同时保存为db文档；4)多工序连续合理传递：从上一工序结束的步数作为下一个工序开始的步数，工件固定不动，改变加工工具，重新设置边界条件和工艺参数，淬火仿真采用边界元法(bem)，设置加热窗口，仿真完成以后，下一工序与3、4类似连接，最后提取铣削过程中的温度、铣削力等，淬火和回火过程中的温度、残余应力、组织转变和硬度分布；5)工艺参数优化：以试验设计方法为主，应用全因子试验和响应面试验，将工艺参数作为试验的自变量，设计多组工艺参数组合，提取步骤4中的结果数据作为因变量，研究工艺参数改变后对温度、应力、硬度等的影响，进而分析内部机理转变规律，寻最合适的生产方式；6)优化结果及验证：切屑比较研究试验采用细铜丝、测量工具等完成曲轴铣削连杆轴颈的验证工作。温度比较研究实验选用双测温仪作为实验验证的仪器，完成中频淬火和去应力回火的验证工作，通过将仿真与实验获得的数据作图，观察拟合度保证本发明方法建立模型的合理性，作为本发明方法的可靠性支撑。

技术特征：

1.一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：1)曲轴生产加工现场调查：详细了解曲轴关键加工工序，结合产品失效案例，出关键工序，明确工艺参数等约束条件;2)材料本构方程构建：使用jmatpro软件创建general steel，输入48mnv材料的组成成分，计算48mnv材料在搭建连续工序持续作用工艺模型时所需的机械性能参数和热物理参数，以及流动应力和材料相变转变过程中需要的ts、te温度;3)连续工序持续作用模型搭建：应用专业工艺仿真平台deform，建立48mnv材料数据库，搭建包括铣削、淬火、回火在内的关键工序连续作用模型，以曲轴生产中现有工艺参数作为模型初始输入数据，提取铣削过程中的温度、铣削力等，淬火和回火过程中的温度、残余应力、组织转变和硬度分布;4)工艺参数优化：应用全因子试验和响应面试验，设计多组工艺参数组合，提取步骤3中的结果数据作为因变量，研究工艺参数改变后对温度、应力、强度等的影响，进而分析内部机理转变规律;5)优化结果的对比验证：选用双测温仪作为实验验证的仪器，通过切屑比较研究实验和温度比较研究实验，将仿真结果与实际生产情况和试验结果对比，作为本发明方法的可靠性支撑。2.根据权利要求1所述的一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，其特征在于，所述步骤2和3需要建立格式一致的key文件，保证jmatpro文件顺利读入deform中。3.根据权利要求1所述的一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，其特征在于，所述步骤3中有多工序持续作用关系的模型，前一工序结果文件需要使用db格式保存，作为下一工序的输入，从而实现温度、应力等的连续合理传递。4.根据权利要求1所述的一种曲轴工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，步骤4中的实验设计应保证实验组数均匀分散，波动性小。

技术总结

本发明公开了一种发动机曲轴加工工艺过程中连续工序持续作用的仿真方法，包括以下步骤：曲轴生产加工现场调查；材料本构方程构建；连续工序持续作用模型搭建；工艺参数优化；优化结果分析及验证。本发明从结果看，通过连续工序持续作用机理的仿真方法，可提高仿真结果与生产实际加工后的曲轴应力分布与应变结果的符合度，工艺参数的优化使加工过程中的最大温度和最大应力下降，零件表面的硬度满足生产要求，淬硬层分布均匀，提高了曲轴的强度和耐磨性，为类似汽车关键零部件的工艺设计和改进提供参考。提供参考。提供参考。