非均匀壁厚锻件成形工艺分析。.PDFVIP

2004年8月 重庆大学学报 Aug．2004 第27卷第8期 Journal of Chongqing University Vo1．27 No．8 文章编号：1000—582X(2004)08—0031—04 非均匀壁厚锻件成形工艺分析。 王梦寒，周 杰，艾百胜 (重庆大学机械工程学院，重庆 400030) 摘 要：非均匀壁厚产品在工程中应用广泛，但采用传统的成形方式有较多的局限性。以转向油泵 定子为例，对典型非均匀壁厚产品的成形工艺进行了研究，提出了定子温挤成形的工艺方法。首先，对 挤压成形过程进行了理论分析。然后，建立了定子挤压成形过程的刚粘塑性有限元模型，利用模拟软件 对挤压工艺过程进行三维有限元仿真模拟。在此基础上，优化了成形工艺参数，分析了锻件在成形过程 中的金属流动规律，提供了锻件成形过程中的应力场、速度场的分布，为指导其他非均匀壁厚锻件的生 产提供依据。 关键词：数值模拟；非均匀壁厚锻件；成形工艺；金属流动分析 中图分类号：TG302；TG386 文献标识码：A 1 成形方法 非均匀壁厚制件在工程上应用比较广泛，其传统 的成形方法主要有两种，一是直接采用线切割或数控 C 机床加工的机加工方法成形，二是采用粉末冶金工艺 成形。但两种方法都有其自身的局限性。主要表现在 机加工的加工效率也比较低，而且加工成本也非常昂 贵。而粉末冶金成形的零件只能用于对机械性能和力 图1 零件截面形状及剖切位置 学性能要求较低的场合。 温挤压成形工艺是在冷挤压基础上发展起来的一 转向油泵定子是电机精密传动上所用的重要零 种少无切削成形新工艺。总的加工费用比较便宜，特 件，基本外形尺寸如图1所示。由图可见其内形尺寸 别是在制造非轴对称的异形部件时，温挤压尤可发挥 不规则，每个角度的半径都不相同，造成其壁厚不均 它的作用。 匀，是一个典型的非对称零件。为降低成本，曾采用粉 2 理论分析 末冶金技术代替传统的机加工方法成形制件。但由于 油泵定子作为传动部件使用，采用粉末冶金工艺成形 坯料在反挤压成形过程中，金属流动状态一般分 出来的零件的组织致密性和机械性能不能满足设计及 为两个阶段，即稳态变形和非稳态变形阶段。杯形件 应用要求…，使用过程中易造成零件过早失效。为了 反挤压不同阶段时网格的变化情况如图2所示。图2 适应产品高机械性能和高使用寿命的要求，拟将油泵 (a)为成形初始状态的坯料网格。图2(b)表示毛坯 定子零件开发为锻件，采用温挤成形工艺成形该零件， 进入稳态变形时的情况，I区为金属死区，它紧贴金属 端面，呈倒锥形，这部分金属基本不发生塑性变形而只 材料为40Cr。 · 收稿日期：2004—04—08 作者简介：王梦寒(1975一)，女，吉林农安人，重庆大学博士研究生，主要从事金属塑性成形数值模拟、模具技术及模具CAD／ CAM／CAE。 32 重 庆 大 学 学 报 2004盎 是随凸模的下压作刚性平移。Ⅱ区为剧烈变形区，Ⅲ 连皮。为此，采用成形工艺分析软件De~nn对其成形 区中的金属沿挤压方向的反方向作刚性移动。图2 过程进行模拟分析。 (c)为非稳定变形阶段，当凸模继续下压，I区、Ⅱ区 4．1 一模一件成形过程有限元模拟仿真 也随凸模不断下行，这时Ⅳ区金属逐步参与