浅析锻压技术中各种制约因素.doc

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1、浅析锻压技术中各种制约因素摘要：本文提及的锻压成型为大变形的材料成型，在实际生产中，大变形是难以控制的。因此工艺制定比较难，笔者通过使用DEFROM软件对大变形情况下的锻压过程进行了模拟，为制定实际生产工艺了提供依据。关键字：大变形、热模锻、有限元分析本文提及的锻压成型为大变形的材料成型，在实际生产中，大变形是难以控制的。因此工艺难度比较高，作者使用DEFROM软件对大变形情况下的锻压过程进行了模拟，为制定实际生产工艺了提供依据。下面就以作者从事过的一次事例为例，从工艺与模拟条件作简要分析。1.案例分析本文中使用压

2、力机成型，采用热锻，始锻温度是1100°C,模具也预热到300°C,这样可以避免坯料和模具接触时温度发生突变，提高最终锻件质量，网格数目为6000个，下图为导向套的模拟过程。1.1模型建立薄板冲压成型过程计算机仿真的模型建立指两个方面的工作。首先是分析板料的实际受力和变形过程，从而建立一个可以用有限元方法来求解的力学模型。由于一个实际锻压过程十分复杂，在仿真计算时必须予以适当的规范和简化。在薄板冲压成型的计算中，最常用的一个假设是薄板厚度方向的应力与其他应力分量比很小，因此可以不计。这样,薄板在变形中最多只有五个独

3、立的应力分量。另外，如果是轴对称成型，并且不考虑起皱的话，应力分量还将减少。最简单的情况是二维的纯弯曲成型，这时可只考虑二个正应力，甚至一个正应力。什么情况下用什么样的力学模型是一个十分重要的问题。如果一个冲压成型过程的力学模型与实际冲压过程的力学性能不符，那么以这个力学模型为基础的计算结果自然很难符合实际情况。力学模型除涉及到应力状态外，还涉及应变状态、动态效应、边界条件等。这里不一一详叙。力学模型确立后，就要考虑如何建立有限元分析模型。建立有限元分析模型中最重要的一步是选择有限单元的类型并划分有限元网格。有限单

4、元类型选择的依据主要是对板料变形描述的准确性。通常选择壳体类单元描述板料的变形，单元的节点数一般为3或4,每节点的自由度数为5。随着计算机速度的提高和内存容量的增大，锻压成型有限元模型也不断完善，为精确地描述局部变形也不排除采用非壳体类单元。有限元网格的划分一方面要考虑对各物体几何形状的准确描述，另一方面要考虑变形梯度的准确描述。如果模具和压板采用解析面描述，只需将板料划分有限元网格，这时主要是考虑变形梯度的准确描述。由于在仿真计算前，板料的变形梯度分布是未知的，其网格的划分只能凭直觉和经验。当材料在成型中流动很不

5、规则时，初时的网格可能不符合要求，这就要重新划分网格以提高计算精度。网格重新划分和自适应网格技术对提高仿真计算的精度和速度是十分重要的。1.2选择一个合适的网格划分方式网格划分太大，则模拟精度降低；网格划分太小，模拟准确性上升，但是模拟时间增加，效率降低。所以选择一个合适的网格划分方式和网格划分的大小至关重要。划分网格的标准是：比较准确反映模型效果的前提下，网格尽可能少。这样可以减少模拟时间和运算时间。本次模拟中两种网格划分方法都运用到了，具体分析如下：(1)冷锻压时，由于模具是刚性的，不参与变形和传热，所以模具不

6、用划分网格，工件则也可以采用默认的相对网格划分方式，分别取工件的网格数目是4000和8000个，模拟对比如图1所示，可看出，图1(a)的成形比图1(b)好，更能准确反映锻件的实际形状。1.3.锻压技术中的变形速度变形速度对变形抗力有影响，金属的变形抗力则需要锻压力来克服，具体反映到模具上就是模具所受的挤压载荷。在DEFORM软件中，能以图形的形式来表示出来挤压载荷与位移或者时间的函数关系，使得分析更直观。具体模拟结果如下分析：1.变形速度对塑性的影响。变形速度对塑性有两个不同方面的影响，谁大谁小，要视具体情况而定。

7、1.随变形速度的增大，要驱使更多的位错同是运动，使金属的真实流动应力提高，进而使断裂提早，所以使金属的塑性降低。另外，在热变形条件下，变形速度大时，可能没有足够的时间发生回复和再结晶，使塑性降低。2.随着变形速度的增大，温度效应显著，会提高金属的塑性。2.变形速度对变形抗力的影响。变形速度的增大使热效应增大，从而使变形抗力降低；另一方面，缩短了变形时间，位错运动的发生与发展的时间不足，又使变形抗力增加。一般来说，随着变形速度的增加，金属的真实应力提高,但提高的程度与变形温度有关。变形时变形速度对真实应力影响不大；而

8、在热变形时变形速度的提高会引起真实应力明显提高。随着变形程度的增加，只要回复和再结晶来不及发生，都会必然产生加工硬化，提高变形抗力。提高的幅度与材料的硬化率有关。如图2所示，(a)中锻压件主体部分的变形速度是1090,所对应的上下模具所受的最大锻压力是67MN；(b)中冲锻件的主体部分的变形速度是760,所对应的上下模具所受的最大锻压力是11.3MNO该模拟