钩舌作为铁路货车的重要牵引部件,其性能对货车的运载能力及安全性影响显著。近年来,随着铁路运输资源的日趋紧张,其发展重心逐渐转向高速重载,对钩舌零件生产技术及成形质量的要求也随之提高。传统的铸造以及开式模锻工艺已无法适应这一发展需要,因此,探索复杂钩舌零件成形的新方法具有重要意义。基于闭式模锻的近净成形工艺可以有效克服钩舌传统制造工艺中的诸多缺陷,能够实现复杂零件的精密成形。但其工艺难度较高,亟需开展系统的研究。本文以复杂钩舌锻件为研究重点,制定了基于闭式模锻的近净锻造方案,完成了预锻件的初步设计,并引入响应面法对预锻件形状进行了多重多目标优化设计,解决了预成形设计这一关键技术问题,实现了复杂锻件的近净成形。具体研究内容及结论如下:1.通过分析钩舌零件结构及其近净成形的可行性,设计了终锻件及其模具,制定了基于闭式模锻的近净锻造工艺流程。对钩舌预成形初步设计进行系统的研究,给出了预锻件设计基准的确定方法及其形状尺寸的设计方法。在此基础上,提出了基于终锻件结构特征与终锻金属流动特点的初步预成形设计方法。2.给出25MnCrNiMoA的材料模型,基于初步预锻件建立近净锻造成形钩舌锻件的有限元模型,通过数值模拟对钩舌锻件的近净成形过程中的缺陷形式、金属流动以及相关场量的分布情况进行研究,分析了钩舌锻件初步预成形设计的合理性。研究温度参数对填充能力的影响情况,确定了合适的工艺参数。结果表明,终锻件产生了充型不满与纵向毛刺缺陷,成形质量不理想,预锻件形状参数需要调整。3.选取预锻件形状参数为设计变量,建立包含锻件填充完整性、变形均匀性及材料损伤情况的目标函数,采用CCD法进行试验设计,通过数值模拟获取试验点的真实值,进行响应面分析,经过两步优化确定了预锻件的最佳形状。结果显示,预成形优化设计能够使终锻件完全充满模具型腔,提高了锻件的变形均匀性,降低了锻件的损伤程度。4.根据研究所得的复杂钩舌近净锻造成形方案,对优化后的预锻件进行数值模拟研究,验证了近净锻造工艺成形复杂钩舌锻件的可行性。通过成形工艺试验制得钩舌成形件,采用专业三坐标测量仪提取成形件形状,进行成形精度与误差分析。结果表明,钩舌成形件具有较高的成形精度,整体误差分布合理,表面质量良好。基于所设计的预锻件,近净成形工艺能够产出高质量无缺陷的钩舌锻件,满足实际生产要求。