風(fēng)機主軸鍛件是風(fēng)電設備的核心部件。針對風(fēng)機主軸批量大、截面變化大的特點(diǎn) ，尤其是法蘭過(guò)渡圓角比較大 ，需設計出科學(xué)合理的工裝模具 ，研究出合理 、可行的工藝方案 ，以保證各截面的鍛比和心部組織的致密 ，確保后期無(wú)損檢測合格。對大型鍛件單一的進(jìn)行物理模擬存在許多困難。本文通過(guò)FORGE有限元模擬軟件 ，研究法蘭過(guò)渡圓角處成形過(guò)程中的等效應力 、等效應變分布 ，為以后的工藝改進(jìn)提供合理的科學(xué)依據。

  1.生產(chǎn)流程

  該鍛件的生產(chǎn)流程為 ：冶煉一鍛造一鍛后熱處理一粗加工一檢測一調質(zhì)一性能試驗一粗加工一檢測一交貨。風(fēng)機軸鍛件尺寸。法蘭尺寸較大 ，(直徑1525mm ×160mm ，采用旋轉加壓成形 。圓角半徑為R =250mm ，須放在專(zhuān)用漏盤(pán)內進(jìn)行胎膜鍛造。

由于風(fēng)力發(fā)電機存在使用的地域環(huán)境不同，緯度相差懸殊 ，野外風(fēng)口使用無(wú)法進(jìn)行大規模的維修等特點(diǎn)，使風(fēng)機主軸的材料選擇尤為重要。根據服役地點(diǎn) ，如沿海、溫帶 、準寒帶 、寒帶的不同 ，材料選擇應滿(mǎn)足不同地域的要求 ，如20℃、0℃ 、一2O℃ 、一40℃工作環(huán)境的材料 ，并保證各個(gè)溫度期間的力學(xué)性能和使用壽命。

  對坯料 、上砧 、漏盤(pán)進(jìn)行實(shí)體建模 ，在U G6.0中進(jìn)行三維圖形的繪制 ，將圖形轉化為st1格式 ，導人FORGE中，網(wǎng)格劃分是元模擬前的重要環(huán)節。合理的網(wǎng)格劃分能夠保證計算結果的準確性,網(wǎng)格數垃的多少將會(huì )影響到計算結果的精度和計算規模的大小。一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格數量增加，邊界擬合共建形狀越***,計算精度就會(huì )有所提高，但同時(shí)計算規模也會(huì )大大增加，所以在確定網(wǎng)格數量時(shí)應權衡考慮。FORGE具有強大的網(wǎng)格自動(dòng)劃分功能，還具有局部網(wǎng)格細劃分功能,因法蘭外緣處、圓角成形處應變較大，網(wǎng)格畸變較嚴重，在此區域網(wǎng)格應細劃分。

  2.風(fēng)機軸圓角成形模擬結果分析

  借助于FORGE軟件對風(fēng)機軸圓角成形的模擬模型進(jìn)行了有限元分析計算并進(jìn)行后處理，獲得其成形效果圖、應力場(chǎng)、應變場(chǎng)及溫度場(chǎng)等數據?？傮w模擬效果較好，法蘭外表面平整，其外緣處壁變薄，導致法蘭厚度不均，這與現實(shí)情況比較吻合。圓角部分成形較好,無(wú)折疊。風(fēng)機軸圓角成形過(guò)程，因對稱(chēng)，現只分析坯料一半時(shí)的成形過(guò)程。將加熱好的風(fēng)機軸坯料放入漏盤(pán)中，上砧接觸風(fēng)機軸法蘭部分，為上砧開(kāi)始施加壓力，與上砧接觸部分金屬開(kāi)始運動(dòng)，金屬一部分流向法蘭，另一部分流向圓角處。隨著(zhù)上砧的旋轉加壓，法蘭表面變?yōu)槠秸?，圓角處的金屬受三向壓應力作用，***終完成法蘭及圓角成形。

  3.圓角成形***后階段時(shí)的應力分布圖

應力分布總體上均勻對稱(chēng)。與上砧接觸位置受力較大,符合應力分布規律，等效應力值***大能達到90MPa。法蘭圓角處，金屬流動(dòng)劇烈，受力較大。圓角成形***后階段時(shí)等效應變分布，應變***終集中在法蘭處、圓角處，應變***大值為0.3。應特別注意，圓角處應變 大時(shí)金屬容易出現折疊現象?？梢钥闯鰷囟葓?chǎng)的***終分布情況與等效應變的分布一致，即應變大的部分溫度高。鍛件表面***高溫度約為1100℃ ，***低溫度約為1OOO℃ ，總體分布比較均勻，約為1030℃ 。實(shí)際生產(chǎn)的風(fēng)機主軸鍛件，表面無(wú)裂紋，法蘭表面平整，圓角處飽滿(mǎn)成形,金屬流動(dòng)較好，與模擬結果相比,總體比較吻合。

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