体积成形过程物理模拟技术的研究及应用(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-27 原文发表:2007-06-27 人气:1

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2.2 某曲轴锻件的模拟研究

该曲轴锻件曲拐之间夹角为120°，曲柄处带有平衡块且开档很窄，模锻工艺难度大，主要问题是平衡块上部不易充满且锻模开档处易磨损、变形甚至折断。

该锻件重25.98kg，毛坯重38.16kg，毛坯尺寸为Ф120X430mm。按1：1制坯并进行锻造模拟，模拟结果如下：

终锻工序的锻造力如图6所示，模锻过程中模具的错移力如图7所示，图7a、b分别为沿模具轴向和垂直方向的错移力，最大载荷时的压力中心位置如图8所示，具体位置见图中P点，坐标为（12.6，-49.5）mm；终锻结束时曲柄处的应变分布如图9所示。

图6 力－位移曲线（纵轴比例1：527（kN））
Fig．6 Force- displacement curve

（a）垂直轴线错移力（b）沿轴线错移力
图 7 错移力曲线（纵轴比例1： 5.86（kg））

图8 模锻成形时压力中心P点的位置

图9 终锻结束时的应变分布 3 结论

根据模拟测试结果得到如下结论：

1）终锻工序的总变形力为60610kg，故该锻件宜在10t模锻锤上锻造成形。
2）根据应变计算和流动分析。为了保证成形质量,开坯工序应保证平衡块处的用料，对于原来的预锻工序应增加平衡块上部A处的体积，如图10所示。需重新设计预锻毛坯的形状和预锻模腔的尺寸以及确定毛坯的定位方式和位置。

图10 预锻工步的毛坯形状 3）根据错移力和压力中心的偏移量重新确定模具型槽的排布并加大锻模沿锻件轴向的锁扣尺寸。

根据上述试验和理论分析改进了模具和锻造工艺，并重新进行模拟试验得到了较为理想的结果。将改进措施用于指导生产，取得了较好的效果。

实践证明，上述金属体积成形物理模拟技术对于优化优化工艺过程分析、保证锻件质量、分析并改善模具和和设备的受力状态具有实用价值。

参考文献
［1］汪大年等．金属塑性成形原理．北京：机械工业出版社，1986
［2］曹有名，于德弘．金属高温塑性物理模拟材料制备及其性能．化工新型材料．2000，8：38～41
［3］李尚建．金属塑性成形过程模拟．北京：机械工业出版社，1999
［4］V K Jain，L E Matson．Physical Modeling of Metalworking Process．J Mater Shaping Technol，1988，5：243～256

于德弘E-mail:dhyu@xjtu.edu.cn
作者简历：于德弘，男，1949年生，西安交通大学，博士生导师，研究方向为塑性加工新工艺与设备及成形过程模拟

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