6061整体式轮毂锻造变形模拟研究

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1、6061铝合金轮等温锻造变形模拟研宄曾欣王家宣（南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063）摘要：锻造铝合金轮圈具有良好的综合力学性能，但是锻造铝合金轮圈的发展一直受到复杂的锻造工艺和模具结构的限制。本文将等温锻造与6061铝合金轮圈锻造工艺相结合，采用冇限元数值模拟，对轮圈整个变形过程进行模拟，分析/坯料的变形情况，讨论了轮圈变形过程中坯料的温度、应力、载荷的分布和变化情况。关键词：等温锻造铝合金轮圈有限数值模拟屮图分类号：TG316文献标识码：A文章编号：SimulationofIsothermalforgingdefor

2、mationfor6061aluminumalloywheel（SchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchanghangkongUniversity,Nanchang,330063）ZengXin，WangJiaXuanAbstract:Theforgingaluminumalloywheelhasgoodcomprehensivemechanicalproperties,buthisdevelopmenthasbeenalwayssubjectofcomplexconstr

3、aintsofforgingcraftanddiestructure.Thispapercombingisothermalforgingandtheforgingcraftof6061aluminumalloywheel，thefiniteelementnumericalsimulationmethodwasusedtosimulatetheforgingprocess，Simulationofthewholedeformationpro--cess,analysisofthedeformationoftheblank,discu

4、ssesthedistributionandchangeoftemperature、stress、forceinthedeformationprocessoftheblank.Keywords：Isothermalforging；aluminumalloywheel；numericalsimulation锻造轮圈一般是通过闭式模锻来进行生产，闭式模锻也称无毛边模锻。在变形过程屮，金属始终被封闭在型腔内完成充型，迫使金属充满模具型腔而不形成毛边。影响闭式模锻型腔充填效果的因素很多，如坯料的形状、体积精度、坯料在型腔内的定位等。m对子

5、6061铝合金等温闭式模锻来说，由丁•铝合金变形温度范围窄、对应变速率敏感、摩檫系数人、流动性差、黏性人等特点，在锻造吋的变形速率、模具的润滑、锻造温度的选择等都对坏料的充填型腔、锻件的出模、锻件的表而质量都会产生很大的影响，因此，对6061铝合金轮圈等温锻造成形过程进行模拟研宄，宥助于指导在实际生产屮的锻造丁.艺参数的制定，降低生产成本，提高锻件的质ft和模具的使用寿命。1模具模型的建立图2等温锻模具装配示意图Fig2.Assemblydrawingofmold根据轮閱零件的形状（如图1），绘制出锻造模其，并运用Unigraph

6、icsNX软件对模其进行三维造型和装配，装配后的三维效果如图2所示。图1轮圈零件.维示意图Pig.1Threedimensionaldrawingofpart2模拟的前处理6061铝合金等温锻造模拟前处理过程分为3个阶段，第1阶段为坯料的转移，是指将坯料从加热炉中转移至模其型腔内，坏料外表而与环境进行自由热交换。第2阶段为坯料与下模接触，由于等温锻造下模与坯料的温度相近，可以近似的汄为相等，可以避免坯料在与下模的接触过程屮产生激冷效果。一般6061铝合金推荐的锻造温度范围为430°C〜480°C，由于坯料在变形过程屮会勾型腔表面摩

7、擦产生热景以及随着变形产生热效应，力了防止坯料在变形过程中温度过高,坯料的加热温度选择450°C。第3阶段为坯料的变形过程，在这个过程中上模向下运动，使坯料产生槊性变形，直至充满輅个型腔。根据锻件体积获得坯料为①456XcP74X50mm的环形饼坯，由于轮圈零件为对称结构，为了提高模拟的运算速度，在模拟时，取零件的1/10来进行模拟，网格划分采用三角形和四面体单元结构，尺十比例为2,最小单元尺寸为2mm，网格数泉为61368个（如图3所示）。模具温度为45（TC，上模的压下速度为恒定速度Imin/s,坯料与型腔表面的摩擦因子为0.

8、3。将绘制好的上模、下模和坯料模型导入Deform-3D软件中，根据上模的行程和最小单元的尺十来选取每一步的压下量，以及没定总的模拟步数，由于在6061铝合金轮圈等温锻造模拟中，主耍关心的是成形过程中工件的变形情况，因此采用刚塑性有限元法來进行计算