鍛造成型計算機模擬

文章來源：sjzwx 更新時間：2015-02-05 09:48:23

    計算機模擬分析采用剛粘塑性有限元法，上模和下模視為剛體，坯料視為剛塑性體。幾何模型由Pro／E三維造型軟件生成，然后形成STL格式文件，由模擬軟件DEFORM3D讀取。模擬過程中坯料的初始加熱溫度為1150℃，上下模預熱溫度250℃，坯料與鍛模有熱交換。模具和坯料之間的接觸為常剪應力摩擦，摩擦因數(shù)為0．3。坯料初始網(wǎng)格數(shù)200000，材料42CrMo和20CrMnMo。上模速度設置為450mm／s，行程200mm。在楔塊鍛造模擬過程中發(fā)現(xiàn)，楔塊底面的凹槽兩端在成型過程中金屬流動比較復雜，在剛開始成型時模具楔入坯料，此處金屬與模具之間的間距比較大，最終打靠時很高的三向壓應力迫使金屬充填先前存在的空隙，這樣金屬匯流容易造成折疊。模擬結果如圖2所示，而實際情況如圖3所示，尤其是在坯料的寬度比較小的情況下出現(xiàn)折疊的概率比較高。實際生產(chǎn)中再現(xiàn)了這一情況，采取了出坯時嚴格控制寬度尺寸的措施，減少廣鍛件的報廢在中心楔塊鍛造模擬中，起初考慮其前部叉口部位尺寸變化不太劇烈，采用出方坯后直接終鍛成型以節(jié)省預鍛工序。但模擬結果如圖4所示，在中心楔塊底部有少許飛邊形成時，叉部的頂端還未充滿，闃圈部位還有折疊（圖4、后改變工藝方案，用方坯進行卡壓，預先分配材料，這樣終鍛時坯料也比較容易定位。模擬結果如圖5所示，但坯料在叉口部位不容易充滿，這主要是由于卡壓模膛的底部深，前部淺，材料預分配不足。最后將出坯形狀改為階梯狀,較好地解決了這個問題。最終優(yōu)化后的精鍛成型工藝路線如圖6所示.