气门是发动机的"心脏"零件,近年来随着汽车产量激增及对性能要求的提高,发动机向强化方向发展,所需气门的规格、品种和数量愈来愈多,对其质量要求也愈来愈高.国内外气门制造行业目前主要有两种工艺方法生产气门锻件毛坯:一种是采用电热镦粗预成形,然后在螺旋压力机上终锻成形;另一种是采用热挤压工艺,在双工位热模锻压力机上,第一工位挤压制坯,第二工位终锻成形.虽然第二种工艺正成为气门生产的发展趋势,但在国内,目前普遍采用第一种工艺方法生产.电热镦粗工艺具备设备投资较低、锻件杆部尺寸精度高、各项质量系数较高等优点,但由于电镦过程涉及的工艺参数较多,某一参数不稳定或相关工艺参数配合不好,都将造成电镦生产中的质量缺陷使成品率下降.因此对气门电热镦粗过程进行有限元模拟,分析工件的电阻变化规律及金属变形机理,进而对气门的电热镦粗工艺进行改进,强化其原有的长处,克服其由于特殊变形方式产生的缺点,并进一步提高终锻模寿命具有重要的意义.该文在阐述气门生产技术的现状及发展趋势的基础上,研究了电热镦粗工艺的原理、特点,以及存在的问题,并通过查阅国内外相关的技术文献,分析了气门坯料在电热镦粗过程中各工艺参数的变化规律和特点,为气门电热镦粗变形的数值模拟打下了理论基础.在分析金属塑性成形过程的基础上,阐述了刚—粘塑性材料模型,重点论述了一维粘塑性本构关系及复杂应力状态下的本构关系、动应力模型,以及刚粘塑性变形的变分原理和有限元列式.以上述成果为基础,采用刚粘塑性材料模型与有限元耦合分析方法,对电热镦粗和终锻成形过程分别采用有限元分析软件ANSYS和DEFORM进行了模拟,获得气门锻件电热镦粗和终锻成形成形过程中的内部应力、应变、温度分布和金属流动规律;预测分析了工件的成形状况、所产生的主要缺陷的形式、部位和原因.为优化气门电热镦粗工艺及提高终锻模具寿命提供了定量与定性相结合的科学依据.