前軸精制坯輥鍛成形過程的數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、輥鍛是金屬塑性成形中的一種重要加工方法，這種工藝具有生產(chǎn)率高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)及設(shè)備投資小等優(yōu)點(diǎn)。但要開發(fā)一種像前軸這樣復(fù)雜鍛件的精制坯輥鍛工藝，仍需相當(dāng)長的設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試周期，這是由于對(duì)輥鍛成形規(guī)律的認(rèn)識(shí)處于經(jīng)驗(yàn)階段，已有軋制方面的研究成果只能提供方向性的指導(dǎo)，無法提供精確的計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果。在工藝設(shè)計(jì)中，需要反復(fù)修改設(shè)計(jì)參數(shù)，大量人力物力的損失是不可避免的。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法正逐步被金屬成形過程中的有限元模擬所代替。有

2、限元模擬技術(shù)可以預(yù)測(cè)坯料在模具中的流動(dòng)狀態(tài)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，已經(jīng)成為防止鍛件缺陷、優(yōu)化工藝方案以提高鍛件質(zhì)量的強(qiáng)有力工具。 本文根據(jù)某型號(hào)前軸的鍛件圖設(shè)計(jì)出前軸三道次精制坯輥鍛工藝、中間輥鍛件及輥鍛模具結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)輥鍛模具進(jìn)行了參數(shù)化造型。由于前軸輥鍛模具是復(fù)雜自由曲面之間的連接，兩曲面之間的倒角成為了輥鍛件以及輥鍛模建模的難點(diǎn)；據(jù)此選用功能強(qiáng)大的Unigraphics(UG)軟件進(jìn)行參數(shù)化建模，保證在建模過

3、程中始終保持關(guān)鍵部位的參數(shù)化，在模擬過程中易于修改模具參數(shù)。 采用DEFORM_3D軟件對(duì)汽車前軸精制坯輥鍛成形過程進(jìn)行有限元模擬。對(duì)模擬初期的接觸問題、咬入問題以及約束問題等進(jìn)行了詳細(xì)的解答。并通過調(diào)整分模線位置和增加接料臺(tái)裝置改進(jìn)了企業(yè)原有工藝，在不明顯改變輥鍛過程坯料應(yīng)力、應(yīng)變以及模具載荷的情況下，克服了由于上下模具型槽不對(duì)稱而導(dǎo)致輥鍛件水平彎曲這一嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。通過修改預(yù)成形輥鍛模具參數(shù)化模型的中間工字梁部位對(duì)應(yīng)的圓心