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桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）外文翻譯
編號：
畢業(yè)設計（論文）外文翻譯
（譯文）
學 院： 國防生學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
學生姓名： 譚鑫
學 號： 1000110110
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 郭中玲
職 稱： 高級工程師
2014年3月9日
目錄
快速成型與虛擬成型在產(chǎn)品設計和制造中的應用 1
基于彎折的模具壽命預測 9
第 21 頁 共 22 頁
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）外文翻譯（譯文）
快速成型與虛擬成型在產(chǎn)品設計和制造中的應用
C.K.Chua1, S. H.Tech1,and R.K.Gay1
School of Mechanical & Production Engineering; and Gintic Intitute of Manufacturing Techniology, Nanyang Technological University,Singapore
引言
快速成型是一種從不需任何加工或數(shù)控加工程序就得到實體形狀的加工過程。這種技術歸諸與階段制造，材料儲存制造業(yè)，剩余材料制造，固體形式制造和立體印刷。在前十年中，一批RP技術得到了發(fā)展。在制造模型中這些技術應用不同的方法和材料，給出不同的收縮量，表面精度和準確度。
VP是一種已經(jīng)成熟的在計算機模式下執(zhí)行分析和模擬。近而像基于實體上一樣執(zhí)行同樣的測試。有時，VP也會涉及到CAE分析和工程模擬。
本論文就著兩種技術的聯(lián)系描述了它們的對比研究。這次課題研究了兩種技術在成型方面的適用性和效率。這只是總體設計和制造中的一個環(huán)節(jié)。
關鍵詞：產(chǎn)品設計，快速成型，虛擬成型
1. 前言
RP做為一種關鍵的技術正在發(fā)展。它能迅速成型出復雜的零件。它還能使產(chǎn)品設計人員縮短產(chǎn)品設計和開發(fā)周期。即將到來的這種技術的時代已在當今的CAD系統(tǒng)中的STL反映出來。STL是一種德國標準，在RP系統(tǒng)中代表實體3D模型。
當RP是一種較新的技術時，VP已經(jīng)在70年代很多領域里得到了穩(wěn)定的發(fā)展。采用虛擬成型意味著在計算機上分析3D模型。
現(xiàn)在VP通常綜合了CAD/CAM軟件，并且涉及到CAE文件包。RP能在不首先制造這個零件時用一種模擬的方式來測試零件的情況。
2. RP和VP的定義
快速成型在工程中應用很廣，尤其在計算機軟件業(yè)上，它首先被用于軟件快速開發(fā)。
這個名詞也被制造業(yè)廣泛應用來表現(xiàn)實體模型從液體固體對比傳統(tǒng)的制造方法在很短的時間內成型的過程。這種技術廣泛用于階段加工，材料剩余加工，材料的額外加工及固體形式的加工，立體印刷。
虛擬成型指一種用計算機制造的模式，通常指CAD/VAE/CAM。虛擬計算機成型通常被理解成用于實現(xiàn)繪圖模擬目的的產(chǎn)品構筑模式。本論文中，VP將涉及到模仿，虛擬現(xiàn)實和制造過程的設計領域。
然而，在很多領域中，RP和VP的區(qū)別是很模糊的。由于RP系統(tǒng)依賴CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的所需文件來制造原型。在制造和零件開發(fā)過程中，RP看上去是從VP衍生出來的餓。實際上，Pratt對VP 的定義揭示了VP是一種自由應用于成型領域內的術語。因此清楚地定義RP和VP是很恰當?shù)摹?
采取快速成型，意味著：從計算機模式產(chǎn)生實體模型而不用任何的夾具和數(shù)控加工。這也包括其他相關過程和用RP制造物體的應用如：快速使用工具。
相似地，為了模擬和分析的目的，將VP定義為實體CAD模式的連續(xù)操作過程而不包括3D的構建。VP有以下功能：
1. 有限元分析
2. 制造形式，配合和交互檢查
3. 機械模擬
4. 虛擬視圖分析
5. 裝飾模擬
6. 裝配功能
RP和VP之間的關系如圖1所示。
圖1.1 RP和VP之間的關系
3. 新加坡的成型
在新加坡選擇兩個從事產(chǎn)品開發(fā)活動的多國合作的公司（一個是美國，一個是德國），它們顯示了對RP和VP的不同態(tài)度。兩個公司在成型過程中都用了RP。
第一個公司B更側重于虛擬成型。他們生產(chǎn)電話通信設備，如：手機。公司移動了所有的成型應用，正在從RP到VP轉移。目前，他們的RP模式僅應用于概念的設計和市場的目的。另外的成型由VP來執(zhí)行。
第二個公司C制造消費電子產(chǎn)品如：電視機， 音頻接收機，電話等。VP僅作為一種生產(chǎn)3D模型的工具。從實體3D模式生成所需的STL文件來制造RP模型。公司C用這個部件做硅橡膠的主要部件來生產(chǎn)一定數(shù)目的實體ABS模型，這種模型為各種各樣的成型進行測試和模擬。
公司B更傾向于轉移更多的成型到VP，而不用實體造型。虛擬成型在減少成本的同時提高了質量和可靠性。對比用實體造型虛擬成型的操作使設計的提高更加容易。
公司B用PRO/E草繪CAD模型，然后用Patran來提前加工模型。用ABAQUS來執(zhí)行靜態(tài)的FEA，而用ABAQUS模式來分析動態(tài)方案。當執(zhí)行不同的概念和實際設計時，ALILAS用于裝飾模擬。
B公司常用FEA執(zhí)行大量的VP，這使公司只用4~6周的時間設計一個尋呼機。在執(zhí)行FEA中大多數(shù)集中于靜態(tài)結構分析和動態(tài)測試分析，偶爾進行震動測試。有些正在進行的裝飾模擬中，常常是為了當前的目的。
FEA常用于研究以下問題：
1. 估測一個設計的變化和正確性
2. 基于經(jīng)驗估計失敗的可能性
3. 做一些同實體測試有關的有根據(jù)的測試
4. 盡力闡明導致失敗的原因
根據(jù)B，VP的缺點是不能有效的模擬過程中的問題。因為材料內部的矛盾，F(xiàn)EA的準確度是有限的。大量的計算也決定了FEA的準確度。
RP在B公司的應用也是有限的。室內層壓實體制造RP系統(tǒng)常用于為概念設計的制造的設計模型而不是幾何造型。
公司C大量用RP，而很少用VP。從收音機到29寸電視的外殼等的零件都用RP。典型 的說，公司用一年的時間來完成產(chǎn)品的概念設計到產(chǎn)品銷售。。 公司C的目標在通過RP 成型所有的零件。
CAD模式用I-DEGS制造出來。RP格式是為RP零件開發(fā)的。RP零件的主要目的是檢驗設計。常用的快速成型零件有以下功能：
1. 裝配形式
2. 工程檢查
3. 概念設計
4. 加工性能
5. 動力學檢查
6. 彈性檢查
由于VP不能模擬，所以C公司在VP的限制上做了很多研究。
1. 觸覺（對按鍵）不能測量；如果能測出壓力便可以用VP。
2. 裝配性能
4． 實例1：成型手機外殼
這個例子研究了RP和VP模式下的設計依據(jù)，裝配，干涉檢查。ABS產(chǎn)品，RP和VP零件都要在各方面進行估計。這里用的QP系統(tǒng)是SLA。ABS和RP零件如圖2示，對RP零件的研究揭示了：
1. 表面精度比ABS零件還差
2. 翹曲很明顯
4.1 設計依據(jù)
做為一個有實際尺寸的物理零件，RP能給設計者一種能估計尺寸的感覺。這種對RP零件的判斷是錯誤的。因為零件通常自動適應可視窗口。實體零件的另外一個優(yōu)點是可以進行人類工程學檢查。從通信設備的配合到危險角落和邊緣的深度檢查。它提供了觸覺檢查，在產(chǎn)品上是很重要的，在人類工程學上也很重要，如觸摸鍵。VP不能提供這些。VP模式下的圓邊在RP零件上證明是不安全的。
VP模式下可以進行美學估價。CAD模式允許在任何方向上觀察模型，至少有基本的觀察能力。然后，能夠在預期的模擬燈光和成千上萬的陰影顏色的混合下觀察零件。RP零件不能上色，表面和描繪就需另外的工序。任何的一種表面差別都能立即檢查出來而不用去檢查實體零件。這也允許設計者估計美學價值，做一些糾正。在大多數(shù)合資公司中，設計和制造通常有一定的差距。CAD文件能送出和接受電子信號，大大幫助設計過程，而且是可重復和并發(fā)的。隨著CAD軟件的發(fā)展，成型過程將很迅捷和簡單。任何一種虛擬成型設計的都能生產(chǎn)出來，幾乎連續(xù)用于設計過程中的零件。
4.2 裝配
因為彎曲和收縮隨著時間的延長而提高，所以RP零件必須迅速執(zhí)行。彎曲是零件幾何設計要考慮的問題。最好的設計零件也有不同程度的彎曲和收縮。一些RP零件像SLA收縮率固定，零件需要設計大一點，使它收縮到正確的尺寸。只有這樣安排設計，才有可能裝配好，但也有可能被彎曲和收縮損壞。一些零件僅僅在外力作用下才會裝配好。RP零件不僅允許用戶連續(xù)裝配。而且允許用戶以一定角度放置在不能線形放置的裝配中。裝配用的RP零件的缺點是材料易碎，脆弱，不易用緊固件連接。
CAD軟件允許零件以3D 形式或平面模式或局部裝配。在虛擬領域中，裝配很普通的用于檢查我們即將談到的配合形式。CAD軟件的裝配形式和局部裝配允許產(chǎn)品設計者快速檢查自己是否正確設計了零件。凸緣是否足夠高并能容納一個插入的螺釘穿過另一個零件，兩個槽是否水平形成一個大的槽。虛擬環(huán)境下裝配的優(yōu)點是沒有實體零件需要制造，因而減少了成本。沒有實體零件，也就減少了加工時間。虛擬環(huán)境下的裝配可在幾分鐘或幾天內完成，比制造實體零件要快，然后進行裝配。用戶也可以建立和制造一個零件或修改零件的特征。當所有的實例被改變時也可以用工程參數(shù)或零件的實際尺寸的形式寫下裝配關系。當進行裝配時，在允許柔韌性條件下，也可以解決平衡問題。對設計的公差估計從最小成本進行。也可以通過縮小公差制造公差，這些公差對總體尺寸變化很重要，對疏散公差有很少的作用。
4.3干涉檢查和配合形式
RP零件的彎曲和收縮影響著干涉檢查和配合形式。因此干涉或配合取決于彎曲、收縮或設計錯誤中的一個或更多因素。。即使RP零件配合好了，仍然不能保證尺寸的正確性。兩個或更多零件在同一方向或不同方向收縮仍能產(chǎn)生一個好的配合。在這種情況下，CAD模式常用于確定干涉和配合是否取決于設計缺點。
CAD系統(tǒng)廣泛應用干涉檢查和配合形式。它描繪了用戶的一種能力，就是進行配合零件和干涉檢查時，不必生產(chǎn)零件（尺寸不正確的零件），因此降低了成本。
CAD系統(tǒng)中的進程的相互作用也使用戶和設計者從工程繪圖到檢測干涉的需要中解脫出來。這個過程允許用戶建立制造過程中重要而穩(wěn)定的尺寸公差。當配合小數(shù)目零件時，CAD系統(tǒng)的干涉檢查是不明顯的。對于復雜的大量零件的裝配，特殊零件有很多特征。這些零件必須與另外零件裝配和對齊。CAD系統(tǒng)不僅不允許任何的不對齊和干涉的監(jiān)測，而且會立即糾正問題。當用戶需要時，CAD系統(tǒng)會在裝配上進行干涉檢查。它比其他方法更快、更準確和精確。。CAD也會闡述列出特征，用戶也會看到實體來糾正位置。
5. 實例2：膝蓋修補的成型
5.1 背景
快速成型已在醫(yī)療事業(yè)中得到應用，然而這種應用中，STL文件不會在CAD模式中得到。通過醫(yī)療設備得到數(shù)據(jù)，進而從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生STL文件。Swaelens和Kluth提出三種方法可以從CT掃描數(shù)據(jù)中成型RP零件。在大部分情況下，用STL分界，在STL交接，用一個CT掃描器繪制一個3D曲面的表面。這些文件轉化成三角文件形式，這些文件再轉化成RP機器需要的STL文件。從CT掃描到RP 機械有一個直接的數(shù)據(jù)轉換，因此掃描平面通過RP機器再生出來。
當用這種形式時，VP幾乎扮演了一個可忽略的角色。在RP輔助的醫(yī)療成型中，做為一個觀察者來改正表面輪廓。Jacob在[5]中從CT掃描的數(shù)據(jù)中構建了3D模式。他們認為這種設備的優(yōu)點在于清晰，由于外科是一種精致的人工技術。我們能在任何一種角度觀察模型，甚至可對起進行操作。用這種方式，醫(yī)生能掌握了解問題。這個研究表明了VP可做3D的觀察器。當研究3D模式是否是實體模式時，它會打開集成的CAD軟件進入這個進程，雖然數(shù)據(jù)交換有些問題。
同CAD系統(tǒng)對照線路如下所示。LB大學的研究人員從CT掃描數(shù)據(jù)闡明輪廓并且把它們引進CAD來生成平面模型。經(jīng)過很多努力研制出臀部的實體模型，整個過程用了幾周的時間。
把CT 掃描的數(shù)據(jù)轉化為3D的過程是復雜而且易產(chǎn)生錯誤。他們必須把得到的CT掃描的三點連接起來形成曲線。當表面層疊時易發(fā)生混亂。當一點在很近的點的下方時，這一點可能不是對應的連接點。
這些曲線必須是獨立的并且有人工選擇來定義平面，必須細心以保證形成的平面近似于原平面。形成原平面后，必須把他們連接起來形成網(wǎng)格，然后把這些平面混合起來形成平面模型。如果模型完全被封鎖，CAD系統(tǒng)就會把它轉化成3D模型。
人類身體的復雜性和仿制也是當前面臨的一個問題。抽出的大部分曲線用貝塞爾曲線來代表。一種繪制算法有時不能從3D數(shù)據(jù)中綜合出貝塞爾曲線。因此這種過程必須用人工支持[6]。在軟件不能識別出特征時如：骨架連接處，就需要人的監(jiān)督，為了估測一種特征，數(shù)據(jù)必須分成獨立的數(shù)據(jù)。
直接的交接有兩個問題。從CT掃描的數(shù)據(jù)以圖片的形式自動分割。從圖形直接計算也是可以的。它們不包括足夠的表面信息。因此對支持構筑相應的結構的RP系統(tǒng)，這是很困難的。從各部分成功獲得的輪廓是不明顯的。
CT掃描器有一個入口過濾器在預期的密度區(qū)域來分離區(qū)域。當該區(qū)通過入口裝置時，在闡明組織時有一些問題。如：對于一些比一般尺寸大的皮下高密度組織，表面更好定義，轉變也很容易。當對低密度結構掃描時，或結構太小，僅僅部分可以充滿。表面密度的測量不會超越入口，因此，一個固定的入口過濾器將會導致結構尺寸收縮。因此大多樹調查聚集在STL交接處。
虛擬成型在生物力學上有更多的應用。CAD常用于設計修復術。模擬參數(shù)和分析參數(shù)常用于幫助精練零件的設計。在一些修復中，如膝蓋，有限元分析也是很重要的工具。在通過修復的手足的運動范圍內 ，會用到運動模擬和分析。當環(huán)境僅370C時，通常不執(zhí)行核心模擬。
為修復而制造的快速成型零件，用于概念設計和尺寸估測。在一些情況下能執(zhí)行成型和裝配。但對另外的情況如：球形連接，卻是不可能的。對運動零件的修復必須執(zhí)行嚴格的動力學檢查。
5.2 有限元模擬分析
這個實例的研究了基礎的有限元模擬能力和相應的RP模型。這次研究的基礎是Chow[8]設計的膝蓋修復，這種修復是在機械設計的。文件輸出為IGES格式。當用PRO/E時表面形狀是不連續(xù)的并且有時是不完整的（見圖7.8）。分析軟件常用ANSYS5.4版本。零件用PT集團開發(fā)的PRO/E建成。PRO/E沒有一種有限元模擬模式。用于這次研究的RP是在SLA系統(tǒng)建立的。
然而， PRO/E有一個FEM 編程器允許用戶：
1.添加或修改有限元分析的任務和模型的基本環(huán)境
2.為所有的元素給出最大和最小尺寸
3.給出一條邊上混成的點
4.給出模型的材料的性質
PRO/E能通過創(chuàng)造網(wǎng)狀結構來提前加工零件。在PRO/E中建立零件然后以IGES標準輸出為ANSYS。當裝配對稱時，可以只建立一半，如圖9。
用有限元模擬組件的能力依賴于用戶的技能和知識，用戶必須對有限元模擬中的概念和術語熟悉。
并非所有的都有綜合的有限元解決方法。在一些情況下有限元文件可以或不可以接收特殊的CAD文件格式。然后，像IGES、DXF、VDA文件格式也是需要的。
數(shù)據(jù)交換不是轉化零件數(shù)據(jù)到有限元軟件僅有的障礙。每一個CAD軟件系統(tǒng)都有不同的實體模型。在徑節(jié)制造中，兩個幾何零件用不同的特征造型技術制造的。一個零件可由PRO/E網(wǎng)壯形成，不能用ANSYS。因此，用戶的意見是避免這樣的問題。
在決定零件的哪種特征可以隱去到仔細分析時，使用者的意見也是很重要。同時保持分析的完整。某種幾何形狀和特征尤其是幾個邊的交接處，會產(chǎn)生倒錯。因此，這些錯誤必須刪除。一些有限文件包允許編輯零件。但一些僅限制編輯。CAD軟件中必須能做這些轉變，然后再輸出到有限元軟件。因此必須要一個有經(jīng)驗的用戶提前注意這些問題或正確表述這些問題，然后改正他們。RP模式做為可視工具更加有用，一個實際零件能給人更好的尺寸感知力比在顯示器上。在膝蓋修復中能做出一個堅固的裝配來檢查腿骨和徑骨的裝配。實際上，RP 在裝配中幫助VP確定零件。，也能進行一次完全的 動力學檢查暗暗暗暗啊。設計者能直觀的估測零件。當模仿腿骨和徑骨的裝配,設計者可得到對沿著軸向垂直方向運動到是否可以得到的一種直觀的感覺。然而從虛擬成型中獲的時機時，它卻不能顯示可視的線索，如：這個設計是否笨拙或麻煩，這只有物理成型才能正確展示。
6．結論
快速成型在動力學模擬裝配和干涉檢查上優(yōu)于VP。做為一個實體零件，RP 允許用戶測定形狀尺寸。這也用于人類工程學和觸覺估計。大部分RP零件有機械性能的缺點。SLA部分是易碎和易彎曲的。在一些RP系統(tǒng)中建立支持的需要也是一個問題。除此之外，RP系統(tǒng)不能做很小的零件。
虛擬成型提供了一個快速的設計過程。從分析中產(chǎn)生的問題也會迅速解決。用VP來成型零件可以減少實體的造型成本和時間。虛擬成型在硬件和軟件方面要很高的開發(fā)成本，這要求有技能和操作熟練的人員來進行，為了完全收益。在VP系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交換是很少的，而且買主要求零件的完全設計。
基于deform模具壽命的預測
摘要
本文詳細介紹了模具基于磨損和塑性變形在熱鍛過程中使用壽命的計算方法。熱負荷和長期接觸死亡之間會熱軟化表面層，模具使用壽命大大縮短。此外，模具使用壽命取決于磨損和塑性變形的模具可在很大程度上取決于有限元分析，磨損和熱軟化試驗。這些都是一些主要限制因素影響模具的精度和模具使用壽命，并初步形成速度和模具溫度的影響力大大磨損和塑性變形的熱鍛模。在這項研究中，提出了兩種方法估算的使用壽命熱鍛模的塑性變形和磨損，而這些用于預測產(chǎn)品數(shù)量根據(jù)兩個主要過程變量，初步形成速度和模具溫度為主軸的組成部分。通過應用所建議的方法，熱軟化的死亡，由于當?shù)貧鉁厣仙龑е聹p少使用壽命的熱鍛模的塑性變形超過了磨料磨損。 ? 2004埃爾塞維爾灣五，保留所有權利
關鍵詞：熱鍛;模具使用壽命;磨損;塑性變形;熱軟化; 回火參數(shù)
1. 前言
熱鍛是最傳統(tǒng)的金屬成形過程中所使用的關鍵部件生產(chǎn)中各行業(yè)。其實，它廣泛用于制造汽車和工業(yè)機械部件。特別是，這一過程可以有效地利用，形成材料的高流動應力。模具使用壽命大大影響了生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質量。在熱鍛過程中，模具的使用壽命大大縮短了熱循環(huán)，過度金屬流動和減少模具硬度。
如今，生產(chǎn)成本取決于模具的使用壽命可以延長產(chǎn)品的聲音沒有任何形式的內部和外部缺陷在熱鍛過程。分包商和供應商正在受到越來越多的壓力就減少成本和責任的發(fā)展，新的組成部分。這些要求是更重要的汽車行業(yè)。因此，重要的是要提高技術技能方面的材料科學和冶金以及在該地區(qū)的模具設計
知識的計算機輔助設計（ CAD ）和數(shù)值模擬也變得非常有幫助。在鍛造工業(yè)，加工費用可達約50 ％的元件成本。因此，很顯然，減少元件成本需要有一個優(yōu)化的工具，特別是改善性能和使用壽命 。在熱鍛過程中，鍛造工具不僅受到機械應力，而且還熱機械應力引起的熱循環(huán)和連續(xù)鍛造業(yè)務。
正確選擇模具材料和模具制造技術決定，在很大程度上，使用壽命形成死亡。模具可能要取代有許多原因，如變化方面，由于磨損或塑性變形，惡化的表面光潔度，細目潤滑，打擊或斷裂。許多研究人員進行調查的影響，工藝條件對模具使用壽命在金屬成形過程 。表面硬度的死亡減少由于熱軟化熱鍛模。這熱軟化效應加速工具失敗。的限制因素的模具使用壽命可同時或分別發(fā)生在熱鍛過程。由于不同的特點，工序或產(chǎn)品，模具使用壽命可減少磨損或塑性變形。
本研究開發(fā)的兩種方法來估計模具使用壽命在熱鍛過程。其中一個方法，可以預測的塑性變形的模具和其他是計算的數(shù)額的模具磨損。這些方法已應用于評價的使用壽命完美收官模熱鍛過程中汽車的一部分，可能最大的生產(chǎn)量描述模具使用壽命將評價根據(jù)變化的初步成形模具溫度和速度。
2.的方法來估計模具使用壽命
本研究開發(fā)的兩種方法估算的使用壽命模具在熱鍛過程。其中一個方法，可以預測的塑性變形的模具;另一種是計算磨具的磨損。
2.1模具使用壽命基于塑性變形
在熱鍛過程中，溫度的增加而死亡之間的接觸死亡和熱變形的材料。率的溫度上升可以歸因于幾個因素，如初始溫度的模具和坯料，接觸時間和壓力，模具材料及表面處理條件。熱軟化誘導這一溫度上升逐漸降低模具硬度，并最終導致的塑性變形的死亡。
較長的接觸時間在高溫引起減少了表面硬度的死亡。為了考慮熱軟化效應估計死亡使用壽命對塑性變形，這是需要引進回火參數(shù)，如圖1.1所顯示的均衡器。這是影響模具硬度變化對溫度和時間接觸連續(xù)鍛造周期：
式（1）
其中T是回火溫度（ K ） ， C是材料常數(shù)其中大約有20對碳鋼， T是鍛煉時間。另外，從開始變形，直到彈出偽造的部分模具表面的溫度變化1鍛造周期，因此采用等效溫度是必需的。相當于溫度，可近似表示顯示均衡器：
式（2）
在那里，并且是最高和最低氣溫在1鍛造周期分別。
估計模具使用壽命的塑性變形的熱誘導死亡軟化，回火時間在均衡器改為硬度日舉行的時間，在那里次的時間，考慮到初始模硬度逐漸降低，達到臨界硬度的熱軟化所示均衡器：
式（3）
哪里是M值時，最初的模具硬度等于相應的硬度屈服強度模具。
當材料是一個完美的塑料，硬度（硬度）的材料是3倍左右的屈服強度的材料。主要回火曲線這個熱作模具材料。實際工作完成淬火模具是在1030℃，然后它的第一個鍛煉的3小時在550℃和第二回火為3.5 h在600℃角模具表面被視為離子滲氮過程的14 h在520℃角
圖1.1 主要回火曲線H13
因此，硬度保溫時間估計模具使用壽命認為，第一次和第二次鍛煉的時間，可以得出如下：
那里的T1 ，時刻是第一次和第二次回火溫度， T1訊號，氚的硬度舉行次在第一次和第二次Myield價值的毒性當量分別。
為了計算硬度持有時間，有效應力和等效溫度可從剛塑性有限元分析。 Myield價值來確定的主要回火曲線。 T1和T2是代入方程，以獲取硬度保溫時間。
最后，模具使用壽命整理模具除以硬度保溫時間由一個鍛造循環(huán)時間，及模具使用壽命表示可能最高產(chǎn)量。大綱的估算方法模具使用壽命的影響塑性變形圖所示。
圖1.2 流程圖塑性變形分析
圖1.3 流程圖磨損分析
2.2.模具使用壽命基于磨粒磨損
磨粒磨損是指故意去除材料表面，如在研磨和拋光的工程組成部分和有害物質損失時發(fā)生機械部件的相對運動。在熱成型，模具鋼應具有較高的高溫硬度和應保留這項硬度長時間暴露于高溫下。影響因素磨損金屬的接觸過程中的溫度與表面粗糙度，硬度模具材料，正常的壓力，模具表面，滑動之間的距離接觸金屬，潤滑條件等磨損模具尺寸精度的影響和表面光潔度的產(chǎn)品在熱鍛過程。
圖2.1 形狀和尺寸的產(chǎn)品和整理死亡
圖2.2工藝設計主軸的產(chǎn)品
在這項研究中，為了預測磨損剖面的死在金屬成形過程，查德磨損模型應用于所示，均衡器：
式（5）
其中V是磨損深度， K的磨損系數(shù)， P是正常的壓力，模具表面， L是滑動距離和H是表面硬度模具。
估計模具使用壽命基于磨粒磨損，這是需要考慮的硬度變化在高溫下的死和磨損量增加了表層關于接觸時間和溫度。數(shù)值模型磨損所顯示的均衡器。 如下公式，是發(fā)達國家的考慮硬度變化裸片方向的磨損深度。
式（6）
表1
工藝條件的有限元分析
坯料
材料 AISI 1045
導熱系數(shù)(N/s ?C) 74.93
發(fā)射率 0.3
熱容量 ( N/mm ?C) 3.602
鋼型
原料 H 13
導熱系數(shù)(N/s ?C) 28.6
發(fā)射率 0.3
熱容量 (N/mm ?C) 3.574
（續(xù)）表1
表面處理離子氮化鍛造條件
摩擦系數(shù) (m) 0.3
傳熱系數(shù)(N/smm?C) 11.3
對流系數(shù)(N/smm?C) 0.02
初始坯/模具溫度(?C) 1200/200
鍛造速度(mm/s) 250
———————————————————————————————————————————————————
表 2
條件的變化過程變量
過程變量
最初的模具溫度 (?C) 200
300
400
鍛造速度(mm/s) 200
250
300
常壓（ σn ） ，在滑動速度（比） ，溫度分布對模具表面的計算從剛塑性有限元分析，并允許磨損量和臨界值的表面硬度得到了磨損試驗和熱軟化實驗。
數(shù)額磨損各點的模具表面形成一個周期，通過計算磨損分析均衡器，然后與允許值。此外，硬度在磨損表面造成這一數(shù)額的磨損比較的臨界值。如果磨損量小于允許值，硬度在破舊模具表面仍然大于臨界值，然后磨粒磨損分析會重復，直至綜合磨損量達到了允許值。最后，生產(chǎn)數(shù)量表達模具使用壽命決心從總人數(shù)的磨損分析。流程圖的估算方法模具使用壽命基于磨粒磨損圖所示。
3.分析及結果
如圖3.1顯示熱鍛產(chǎn)品的基礎上分析塑性變形和磨損。一個汽車零部件，主軸的一部分，是生產(chǎn)的三個階段組成的破壞和兩個向前/向后熱鍛行動。圖3.2顯示了工藝設計結果的熱成形主軸的一部分。
圖3.1 損傷因子的最終產(chǎn)品 圖3.2 溫度分布的初始模具溫度
該產(chǎn)品具有高度為320毫米，最大直徑一三一毫米和長期擠壓一部分。這離散部分最少需要加工和高尺寸精度。不幸的是，圖3.1所示磨損或塑性變形模具發(fā)生在加緊角落顯示為第1、2點。模具的使用壽命取決于這一部分的變化，初步形成和加強這些方面的角落在熱鍛。分析條件的形成和變化的過程變量估計模具使用壽命列于表1和表2分別。分布損壞價值最后階段獲得的有限元分析顯示圖3.3，這些價值觀念出現(xiàn)高度在兩個加強角落。損害因素可以用來預測骨折的形成行動。
圖3.3 交點力量和速度分布的初始模具溫度。
因此，一定程度的損害這些彎道可能直接關系到模具的使用壽命。當最初的模具溫度很低，這可能會影響產(chǎn)品質量。當最初的模具溫度高，模具的硬度降低。當形成速度變得更快，接觸之間的時間熱變形材料和模具縮短和相當于溫度低。最初的模具溫度控制和選擇的變形速度是非常重要的模具壽命。
圖3.4 有效應力及磨損深度初步模具溫度
3.1.影響的初步模具溫度
在金屬塑性成形過程中，塑性變形和摩擦有助于熱量的產(chǎn)生。溫度發(fā)達國家在這一進程中的影響力潤滑條件下，刀具壽命，性能的最終產(chǎn)品，以及為生產(chǎn)。最重要的是，當最初的模具溫度高，溫差內外成為一個小方坯，這小溫差助攻金屬流動的聲音。另一方面，較高的表面溫度可降低模具的使用壽命。但如此低的溫度，模具表面可能干擾金屬流動，造成表面缺陷。
可以看出，在溫度對模具表面的兩個加強角落（點1 ， 2 ）增加不同，由于最初的模具溫度的影響，對同一鍛造工藝。在初期的模具溫度400℃的第1點，模具的溫度較高的初期，但最高溫度低于200或300要么?角另外，這些結果清楚地表明，溫度梯度的初始模具溫度400 ℃是非常大的第2點。節(jié)點的分布是力量和速度顯示圖可以看出，節(jié)點力模具表面跌幅為初始模具溫度升高，而速度的工件在附近的模具/材料界面增加，因為最初的模具溫度上升。這樣做的理由是，金屬流動增加隨著溫度的升高。結果磨粒磨損和應力分析整理死于中顯示圖。 9 ，當最初的模具溫度為400 ℃時，磨損深度（ δ ）在第2點是近似一點八九八毫米，是大約4倍，在200 ?角這并不奇怪，因為相對速度和工件之間的模具第2點的初步模具溫度400 ℃是高于或者200或300 ?角此外，由于最初的模具溫度升高，硬度鋼表面附近的死亡減少。
圖3.5 溫度分布的形成速度
結果模具使用壽命據(jù)初步估計模具溫度，塑性變形和磨損總結表3和表4分別。作為最初的模具溫度的增加，產(chǎn)量下降。可能最大的生產(chǎn)量受磨損高于的塑性變形的模具。一般來說，屈服強度鋼減少，隨著氣溫的升高，屈服強度還依賴于事先熱處理。在最初的模具溫度高的原因，減少模具硬度的熱軟化。較高的初始硬度，產(chǎn)量較大的優(yōu)勢在不同溫度下。從結果中，模具壽命產(chǎn)生塑性變形的死亡更重要的是從磨損方面初步模具溫度。
表格3、4
圖3.6交點力量和速度分布形成速度
3.2. 影響成形速度
當變形速度變得快，形成循環(huán)時間縮短，而變形力之間的模具和工件增加。可以看出，在圖。溫度對模具表面的兩個加強角落（點1 ， 2 ）增加不同，由于形成速度的影響，對同一鍛造工藝。形成速度為250毫米/秒，模具的溫度逐漸增加，但最高溫度高于300毫米/秒。此外，溫度梯度的形成速度為300毫米/秒的大第2點。
圖3.7有效的壓力和磨損深度成形速度
表格5、6
節(jié)點的分布是力量和速度顯示圖。 11 ?？梢钥闯觯?jié)點力下降的模具表面形成的速度增加，而速度的工件在附近的模具/材料界面增加，因為最初的模具溫度上升。這樣做的理由是，金屬流動的增加而日益成形速度。結果磨粒磨損和應力分析整理死于中間。當形成速度是300毫米/ s時，磨損深度（ δ ）在第2點是261毫米，約為3倍，在200毫米/秒
當形成速度增加，模具使用壽命評價塑性變形變得更長。但它的生命磨損是相對較短。估算結果模具使用壽命根據(jù)成型速度顯示表5和表6分別。當形成速度是200毫米/ s時，塑性變形的死亡發(fā)生在年初加緊角落（點1 ， 2 ）由于當?shù)氐母邷厮斐傻拈L期的接觸時間。由于形成的速度增加，模具使用壽命塑性變形的基礎上進行了改進的地方溫度低的短接觸時間在加強角落。當形成速度增加，模具使用壽命的基礎上減少磨損。從結果中，模具壽命磨損造成的死亡更重要的是從塑性變形方面形成速度
4. 結論
在這項研究中，兩種方法估算的使用壽命熱鍛模的塑性變形和磨損的建議，這些適用于預測的產(chǎn)品質量，根據(jù)兩個主要過程變量，初步形成速度和模具溫度。通過應用所建議的方法，得到了以下結論。
1）熱軟化模具由于當?shù)貧鉁厣仙龑е聹p少使用壽命的熱鍛模的塑性變形超過了磨料磨損。當形成速度增加，模具使用壽命造成的磨損減少。
2）當最初的模具溫度增加，模具使用壽命由塑性變形和磨損降低，特別是塑性變形似乎是主要限制因素模具使用壽命。
3）當形成速度增加，模具使用壽命造成的塑性變形，改善由于接觸時間短的階梯角落，另一方面，它的生命所造成的磨損是短。