[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

权利要求书

1.一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；

6）进行镦粗成形工序模拟，获取镦粗工序模拟的成形过程中工件及凹模的各项内在特征和外在特征以及设备载荷随镦头行程的变化情况，所述内在特征包括应力应变和金属流线，所述外在特征包括变形和温度；判断镦粗工序模拟的成形过程中是否出现金属流线紊乱、或工件在凹模内充填不满、或凹模模具炸裂问题，如果出现上述任一问题，则修改镦粗成形工序的工艺参数，所述镦粗成形工序的工艺参数包括模具型腔、镦头行程以及棒料直径，如果只修改模具型腔、镦头行程两者中的一项或者全部则跳转执行步骤6），如果修改棒料直径则跳转执行步骤2）；否则，导出镦粗工序模拟的仿真结果，跳转执行步骤7）；

7）在成型工艺模拟分析软件中新建一个整体冷却工序，导出镦粗成形工序的扭杆轴，并导入固定模具的几何模型，将固定模具与扭杆轴未成型端设置为Glue，对扭杆轴划分网格，并定义材料属性，建立整体冷却过程仿真模型；

8）设置整体冷却工序的工艺参数并进行整体冷却工序模拟，读取冷却后扭杆轴尺寸，判断冷却后的扭杆轴尺寸是否满足设计要求，如果不满足设计要求则修正整体冷却工序的工艺参数，所述整体冷却工序的工艺参数包括冷却工装结构、空冷速率、棒料直径，当尺寸偏差超过预设阈值时修正的整体冷却工序的工艺参数包括修改棒料直径，且在修正整体冷却工序的工艺参数后跳转执行步骤2）；当尺寸偏差未超过预设阈值时修正的整体冷却工序的工艺参数包括冷却工装结构、空冷速率两项中的一项或者全部，且在修正整体冷却工序的工艺参数后跳转执行步骤8）；如果满足设计要求，则导出整体冷却工序的仿真结果，并跳转执行步骤9）；

9）判断棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的仿真结果的实际合理性，如果实际合理，则保留棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的当前工艺参数方案，否则丢弃棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的当前工艺参数方案。

2.根据权利要求1所述的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，步骤9）还包括将当前工艺参数方案加入工艺参数方案集的步骤，具体步骤包括：

S1）将当前工艺参数方案及其棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的仿真结果加入工艺参数方案集；

S2）判断工艺参数方案集中的工艺参数方案数量是否已经达到预设阈值，如果达到预设阈值，则跳转执行步骤S3）；否则，跳转执行步骤2）继续获取新的当前工艺参数方案及其棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的仿真结果；

S3）针对工艺参数方案集中的工艺参数方案，将其棒料加热、镦粗成形、整体冷却三个工序的仿真结果中的扭杆轴端部应力应变、金属流线、几何尺寸、模具应力及设备载荷进行综合评估并对比分析，从而选择最佳的工艺参数方案作为最终的优化工艺参数方案输出。

3.根据权利要求1所述的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，步骤3）中设置的加热方式为近距离热辐射方式加热。

4.根据权利要求1所述的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，步骤3）中划分网格时采用的网格类型为Overlay Hex。