關(guān)于沖鍛成形過程強(qiáng)力拉深增厚工藝的有限元分析-wenkub
2023-07-01 03:10:45 本頁面
【正文】 形工藝。主要特點(diǎn)為：以板材（或者管材）為坯料，通過沖壓工藝成形出中空薄壁形狀，并預(yù)先在拉深工序中儲備足夠體積的金屬，再采用鍛造工藝，對特定部位壓縮增厚，以提高厚度與剛度。 doublecupshaped workpiece 。即在反向拉深的同時(shí)，對側(cè)壁也施加軸向推力，進(jìn)行強(qiáng)力拉深以達(dá)到拉深并增厚的目的。采用有限元模擬軟件Dynaform研究了拉深增厚工藝中材料的流動(dòng)規(guī)律，分析了壓環(huán)的運(yùn)動(dòng)速度、壓邊力、凸模與凸凹模之間的間隙對工件最小厚度和內(nèi)壁最大厚度的影響，為優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)提供了理論依據(jù)。 numerical simulation 1 引言對于大表面積且壁厚差變化較大的零件，其通常的加工方法，或者是整體鑄造；或者是采用溫/熱鍛后切削的加工方法；或者是薄壁部與較厚部分通過焊接組合并熱處理等的多工序方式來制造。這樣，不僅可避免僅采用沖壓方法制造的零件，沒有足夠厚度與剛度的缺點(diǎn)；也可避免僅采用鍛造方法來制造大表面薄壁零件時(shí)，需要過高成形力的缺點(diǎn)。本文將結(jié)合有限元分析軟件Dynaform，開展沖鍛成形過程的強(qiáng)力拉深增厚工藝的研究，分析材料流動(dòng)及局部增厚等規(guī)律。在正向拉深工序，以盡量減小壁厚變薄及起皺為目標(biāo)。本文選擇Dynaform軟件，對各工序進(jìn)行模擬分析。 圖3 正向拉深工件示意圖 圖4 正向拉深模型圓板坯料厚度為2mm， 直徑為450mm，材料為ST14F，平面各向同性材料，參數(shù)如表1所示，Dynaform模擬參數(shù)設(shè)置如下表2所示。強(qiáng)力拉深模具裝置示意圖如圖7所示，拉深時(shí)凸凹模固定，壓環(huán)、凸模成形時(shí)分別向下和向上運(yùn)動(dòng)，凹模浮動(dòng)，在壓環(huán)的作用下被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。但過大的壓邊力，會阻止材料流入凹模中，使拉深過程不能正常進(jìn)行。平面圓環(huán)形狀壓環(huán)、壓邊圈效果最差，在成形過程中，r2首先減小，材料徑向流動(dòng)阻力增大，在壓環(huán)的強(qiáng)制推力作用下，材料反向流動(dòng)到凹模圓角處的自由空間，使得r1也減小，材料流動(dòng)阻力進(jìn)一步加大，隨著壓環(huán)的繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，材料因難以流入內(nèi)側(cè)而將壓邊圈頂起，形成折疊（如圖10（a）所示）。模擬結(jié)果如圖10（c），可以順利完成反向拉深工序，且內(nèi)側(cè)壁與初始板坯厚度相比，有較明顯的增厚。隨著壓環(huán)速度的增加，單位時(shí)間金屬流入內(nèi)壁的體積增多，因此，最小厚度也單調(diào)增加，但增加也有一定極限。工件內(nèi)壁圓筒的最大厚度在內(nèi)壁下部靠近凸凹模的內(nèi)圓角處，隨著壓環(huán)速度的增加，工件內(nèi)壁圓筒的最大厚度同樣單調(diào)遞增。以上表明：間隙越大，壁厚分布越不均勻。壓邊圈在防止起皺的同時(shí)，也限制了材料的流動(dòng)，使得金屬在壓邊圈和凸凹模間產(chǎn)生堆積，使工件此處產(chǎn)生增厚，壓邊力越大，對金屬的流動(dòng)阻力越大，增厚現(xiàn)象越明顯，壁厚分布也就越不均勻。因此，間隙越大，增厚程度越大。因此，在圖15所示的
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