在熱態(tài)鍛件鍛造成形的過程中，鍛件尺寸和溫度都是影響鍛造加工的重要工藝參數(shù)。實時有效地掌握鍛造過程中的鍛件尺寸和溫度變化規(guī)律以及兩者之間的相互關(guān)系，不僅可以在鍛造過程中制定良好的鍛造工序和提高鍛件的內(nèi)部質(zhì)量，還能從長遠地改善鍛造工藝和提高生產(chǎn)效率。由于鍛造工藝對鍛件尺寸和溫度的要求復(fù)雜程度越來越高，因此，在鍛造過程中以鍛件測量的尺寸和溫度為基礎(chǔ)，研究鍛件尺寸和溫度之間的相互關(guān)系，對于優(yōu)化鍛造工藝具有極其重要的理論指導(dǎo)意義。

本文以軸類鍛件為例，根據(jù)鍛件尺寸和溫度受鍛造功和外界環(huán)境雙重影響的特性，從鍛件能量守恒和內(nèi)部成形質(zhì)量變化的角度出發(fā)，進一步研究并構(gòu)建了鍛件測量尺寸和溫度之間的相互影響關(guān)系模型。主要研究工作如下：

(1)本文將鍛件尺寸變化時的溫度場分別地表示為溫降和溫升的兩個溫度場函數(shù)?；趥鳠嵩?，結(jié)合鍛件的測量軸向尺寸和溫度，修正了鍛件尺寸變化時的熱傳導(dǎo)系數(shù)計算公式，進而利用二維的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)理論獲取了溫降時的鍛件溫度場函數(shù)。根據(jù)能量守恒原理，構(gòu)建了鍛件尺寸變化時的塑性功和熱能之間的功能關(guān)系函數(shù)，并進一步改進了功能轉(zhuǎn)換系數(shù)。利用可移動坐標(biāo)系下的熱源法求得到了鍛件溫升時的溫度場函數(shù)。最后，通過疊加溫升和溫降的兩個溫度場函數(shù)，建立了鍛造過程中鍛件尺寸變化時的溫度場模型。

(2)基于以上構(gòu)建的鍛件尺寸變化時的溫度場模型，進一步研究了鍛件溫度變化影響下的尺寸變化關(guān)系?；阱懠?nèi)部質(zhì)量參數(shù)的變化過程和應(yīng)力特性，分析了鍛件溫度和尺寸變化的內(nèi)在關(guān)系，利用多元微分的數(shù)學(xué)分析法求取了鍛件尺寸變化和應(yīng)力之間的關(guān)系函數(shù)。結(jié)合鍛件測量溫度和軸向尺寸，分析了鍛件成形能量函數(shù)中變化參數(shù)，得到了鍛件溫度與應(yīng)力之間的關(guān)系函數(shù)。最終，以應(yīng)力為中介變量構(gòu)建了鍛件溫度變化影響下的尺寸變化模型。

(3)最后，基于鍛壓現(xiàn)場測量信息和Deform-3D仿真軟件，構(gòu)建了鍛件鍛造過程的模擬實驗和仿真，分別驗證了鍛件溫度模型和尺寸變化模型。其一，通過Deform-3D軟件模擬了鍛造過程中的溫度場，進而得到鍛件模擬溫度。而結(jié)合鍛壓現(xiàn)場的鍛件測量信息，利用所建立溫度場模型求取了相應(yīng)理論溫度值。通過對比分析法驗證了鍛件軸向尺寸變化時溫度場模型的可行性。其二，設(shè)計了鍛造過程中的不同溫度下多次單步工序?qū)嶒?，并以鍛件軸向的測量尺寸和理論尺寸對比分析，驗證了鍛造過程中鍛件溫度變化對尺寸變化影響關(guān)系模型的可行性。

(4)  通過Matlab仿真進一步分析了鍛件溫度與尺寸變化之間相互影響關(guān)系模型的可行性，并明確了該相互關(guān)系模型的實際意義。證實了鍛件尺寸和溫度之間的相互影響關(guān)系模型對鍛造工藝設(shè)計和提高鍛件的內(nèi)部質(zhì)量都有著一定的指導(dǎo)意義。 

本文圍繞鍛造過程中熱態(tài)鍛件測量的尺寸和溫度之間的相互影響關(guān)系進行了研究，取得了一定的成績。但是由于本人的研究水平和時間的限制，該研究中還存在許多有待解決的問題，未來研究工作可從以下幾個方面進行。 

(1)針對鍛件尺寸變化時的溫度場的研究，需要對進一步考慮鍛件具體形狀因子對鍛件溫度的影響因素以及時間上延時的可能性。 

(2)針對鍛件溫度影響的尺寸變化關(guān)系研究，只在宏觀層次上進行了分析，還需更深地從微觀層次上研究鍛件溫度與尺寸變化之間相互影響關(guān)系。

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