[发明专利]一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗工艺仿真分析方法

说明书

本发明公开了一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗工艺仿真分析方法，实施步骤包括：将镦粗工艺按进行顺序分解为棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序并获取工艺文件，获取三个工序所涉及的尺寸参数以及材料牌号；建立棒料、加热模具、顶杆、镦头、凹模、固定模具的几何模型，并按照工艺文件中的参数完成棒料与加热模具、凹模以及固定模具的装配；在在成型工艺模拟分析软件中分别进行棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的仿真且在满足要求后进行合理性判断得到最终的工艺参数方案。本发明通过仿真分析方法替代目前的经验设计法，能够解决目前镦粗工艺试制次数多，生产周期长，制造成本高的问题。

技术领域

本发明涉及轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗成型生产技术，具体涉及一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗工艺仿真分析方法。

背景技术

空气弹簧的应用大大改善了火车车辆的垂向振动性能，但降低了车体的侧滚角刚度。为提高车辆的抗侧滚性能，抗侧滚扭杆装置被广泛应用。抗侧滚扭杆轴结构特征是轴端部直径远超过中间段直径，该结构通过端部镦粗工艺（一种通过模具轴向挤压变形增大工件直径的成型工艺）实现，具体工艺过程如下：将棒料通过中频炉进行端部加热，然后移至镦粗设备，将棒料加热端部放置于凹模型腔内并定位。在压力机作用下，镦头沿轴向挤压棒料直至其完全充填满整个模具型腔，然后卸载模具，将杆件置于固定模具中空冷至室温。

镦粗工艺需要保证扭杆轴镦粗部分满足尺寸要求，不能存在充填不满缺陷，并且流线分布规则；镦粗工艺的主要参数，包括加热温度、模具尺寸、棒料尺寸、设备载荷等。目前扭杆轴墩粗工艺的研究主要基于经验分析法，通过大量的产品试制，进行产品性能试验，小批量全部合格后才能进行批量生产，存在难以发现缺陷形成机理，试制次数难以控制，批量生产定型周期长，试制试验成本高昂等缺点，不利于产品开发周期和开发成本的控制，不利于产品快速推向市场，对产品的市场竞争力有至关重要的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗工艺仿真分析方法，通过仿真分析方法替代目前的经验设计法，能够解决目前镦粗工艺试制次数多，生产周期长，制造成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种轨道车辆用抗侧滚扭杆轴镦粗工艺仿真分析方法，其特征在于实施步骤包括：

1）将镦粗工艺按进行顺序分解为棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序并获取三个工序的工艺文件，根据工艺文件获取三个工序所涉及的棒料、加热模具、顶杆、镦头、凹模、固定模具的尺寸参数以及材料牌号；

2）建立棒料、加热模具、顶杆、镦头、凹模、固定模具的几何模型，并按照工艺文件中的参数完成棒料与加热模具、凹模以及固定模具的装配；

3）在成型工艺模拟分析软件中新建一个棒料加热工序，将装配好的棒料及加热模具的几何模型导入，设置加热方式，划分网格，对棒料定义流线、材料属性，建立棒料加热仿真模型，设置棒料加热工序的工艺参数进行棒料加热工序模拟；

4）读取棒料加热工序模拟时棒料的温度分布并判断是否与工艺温度一致，如果与工艺温度一致，则导出棒料加热工序的仿真结果，跳转执行步骤5）；否则修改棒料加热工序的至少一项工艺参数，所述棒料加热工序的工艺参数包括加热时间、加热范围、控制加热温度以及加热区域，跳转执行步骤4）；

5）在成型工艺模拟分析软件中新建一个镦粗成形工序，将装配好的顶杆、镦头、凹模的几何模型导入，并导入加热工序的棒料的几何模型作为工件，设置镦头的设备运动驱动类型为液压机，设置达到指定行程时停止，工件采用上一步加热工序模拟的网格，对凹模和工件定义材料属性，建立镦粗成形工序仿真模型；