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      帶法蘭半球形零件復合冷鍛過程模擬

      2013-08-28 06:40:58上海樺廈實業(yè)有限公司201405張驥偉閻東輝陳修琳
      金屬加工(熱加工) 2013年21期
      關(guān)鍵詞:半球形工步球殼

      上海樺廈實業(yè)有限公司 (201405) 張驥偉 閻東輝 林 健 陳修琳

      上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司 (201818) 張海英

      上海交通大學 (200030) 王以華

      1.引言

      在現(xiàn)代化生產(chǎn)中,由于有限財政撥款,使企業(yè)采購試驗模具與設(shè)備成為大問題。因此,在擬定新的工藝過程中,借助有限元法模擬起到非常重要的作用,可以確定工程過程特征。本文借助于有限元系統(tǒng)QFORM-2D研究帶法蘭空心半球形零件復合擠壓過程。圖1為支撐球殼零件。該零件用于汽車工業(yè),年需量300萬~500萬件。為保證這些零件的競爭能力,必須采用新工藝降本增效。

      圖1 支撐球殼零件

      2.兩種成形方案

      圖2、圖3分別給出該零件制造工藝過程略圖。在第一種情況(見圖2)下首先成形零件錐形部位,而第二種情況(見圖3)下首先成形零件的法蘭部位。方案一包括如下4個工步:毛坯鐓粗→正擠半球形→復合擠壓→鐓粗法蘭。方案二包含如下4個工步:整形擠孔→復合擠壓→鐓粗法蘭→擠壓半球形。

      兩個研究方案最終變形結(jié)果絕對相同,零件幾何參數(shù)對應規(guī)定尺寸。將工藝參數(shù)輸送到有限元系統(tǒng)QFORM-2D,可計算出變形程度值并確定金屬流動動力學參數(shù)(當?shù)撞颗c壁部一樣厚度時),在此條件下,變形功將最小,甚至能夠給出在金屬變形區(qū)每個節(jié)點變形金屬物理—力學狀態(tài)。

      圖2 方案一工藝過程

      工藝過程模擬結(jié)果見圖4,方案一由圓柱形毛坯變形到半球形工藝過程模擬(見圖4a),在此,首先成形法蘭部位,而隨后的半球形擠壓在工步二。在兩種狀況下,毛坯材料10鋼,摩擦因數(shù)0.1,每一工步環(huán)境介質(zhì)和毛坯溫度為20℃,在6.3MN機械壓力機上實施變形。

      圖3 方案二工藝過程

      圖4 帶法蘭半球形零件復合冷擠壓過程模擬

      3.結(jié)語

      按照方案一最大變形力為6.1MN,而方案二最大變形力為5.5MN。分析模擬結(jié)果指出:為了獲得支撐球殼,在批量生產(chǎn)條件下最好使用方案二??紤]先決條件是嚴格按照圖樣規(guī)定尺寸在最后擠壓工步獲得半球形,不再需要耗費多余工步校正零件。在方案一中,規(guī)定的半球尺寸會伴隨著復合擠壓而改變,并導致隨后模鍛工步中力的升高,甚至導致成形模具的快速磨損。與該方案類似,可以用來成形無法蘭空心半球形零件。

      (20130902)

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