资源描述：
《滑动叉无飞边锻造工艺有限元模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第12卷第5期塑性工程学报Vol.12No.52005年10月Oct.2005JOURNALOFPLASTICITYENGINEERING滑动叉无飞边锻造工艺有限元模拟研究(清华大学机械系,北京100084)谷志飞吴伯杰摘要:滑动叉传统上采用开式模锻工艺生产,飞边大,材料浪费严重且尺寸精度差。为了降低锻件成本,针对滑动叉的形状特征,提出一种少无飞边模锻的新工艺,使预制毛坯在封闭的模膛内成形,实现锻件近净成形。根据体积不变原则对计算毛坯进行处理得到预制毛坯。应用DEFORM3D软件模拟研究了滑动叉无飞边和小飞边锻造工艺过程,模拟验证结果表明,新工艺显著地提高了材料利用率和成形质量,降低了锻造
2、载荷。关键词:滑动叉;闭式无飞边锻造;有限元模拟中图分类号:TG302;TB115文献标识码:A文章编号:1007-2012(2005)05-0038-051前言汽车工业对高品质、低成本锻件的需求不断上升。转向万向节滑动叉(如图1所示)是一个重要的汽车零件,其形状复杂,尺寸精度和形位公差要求高,锻造工艺性差。目前,国内各主要锻造厂主要采用开式模锻工艺进行生产,锻件成形质量差,材料利用率[1]图2开式与无飞边闭式模锻工艺对比低。工厂迫切需要一种新的加工工艺,以提高成a)开式模锻;b)无飞边闭式模锻形质量,减少材料浪费,降低成本。Fig.2Comparebetweenopen-dieforgi
3、ngwithflashandclosed-dieforgingwithoutflash[3～4]边锻造。本文在研究传统无飞边锻造工艺和挤[5]压工艺的基础上,开发了滑动叉无飞边闭式模锻新工艺,以满足滑动叉的无飞边锻造的要求。2无飞边锻模结构设计图1滑动叉锻件针对滑动叉的形状特征,本文设计了一套全新Fig.1Aslidefork[5]结构的锻模,以满足无飞边锻造的要求。模具由无飞边锻造工艺是一种先进的锻造工艺,通常上模、下模和冲头3大部分组成(如图3所示)。上用于高品质锻件的生产。如图2所示,与有飞边锻冲头安装在压力机的滑块上,下冲头固定在底座上。造工艺相比,无飞边锻造工艺中锻件在封闭的模腔
4、图4所示为锻造过程中模具动作顺序,具体动内成形,不产生飞边,节省材料,成形精度高,可作如下:[2,6～7]实现锻件的近净成形或净成形。1)毛坯1放入下模4的模膛内。如图1所示的滑动叉形状复杂,而且叉杆部截2)滑块下行,上、下油缸活塞联动,使上模3面呈圆形,传统的整体闭式模锻工艺难以实现无飞和下模4相接触,对上下模施加合模力,形成封闭模腔,夹紧预压毛坯1。谷志飞E-mail:gzf02@mails.tsinghua.edu.cn3)滑块继续下行,上、下油缸压力不变,叉部作者简介:谷志飞,清华大学机械工程系,硕土研究生,毛坯的金属在上下冲头的作用下发生墩粗挤压变形,主要研究锻造工艺CAD/CA
5、E直至充满模膛。模具由上模、下模和冲头3大部分收稿日期:2005-03-14;修订日期:2005-05-19组成(如图3所示)。第5期谷志飞等:滑动叉无飞边锻造工艺有限元模拟研究39图6预制毛坯的几何参数Fig.6Sketchofpreform图3锻模结构Fig.3Structrueofthedies图7FE分析模型Fig.7FEsimulationmodel图4模具动作顺序表1夹紧工步输入参数1-毛坯;2-挡板;3-上模;4-下模;5-底座;6-上油缸Tab.1TheprocessparametersforFEManalysis7-下油缸;8-上冲头;9-终锻件;10-下冲头夹紧分析参数
6、Fig.4Toolingmovementsequence材料45G钢始锻温度1150℃3无飞边锻造过程的有限元分析上模速度250mm/s行程2mm3.1预制毛坯设计滑动叉大规模生产时,通常采用楔横扎工艺生分析模型NonIsothermal产预制毛坯。根据体积不变原则,在滑动叉计算毛计算时间步(NSTEP)200坯基础上,依据楔横扎模具设计经验,设计得到滑动叉的预制毛坯。图5所示为滑动叉预制毛坯叉部图8所示为夹紧后毛坯的等效应变分布图,预设计。图6所示为在预制毛坯的几何参数。制毛坯仅在A处出现很小的变形。图9所为夹紧过程的载荷-行程曲线。由图9可知,整个预制毛坯夹紧力大约需要1.6×105N
7、。图5预制毛坯Fig.5Preform3.2滑动叉成形工艺模拟分析根据滑动叉的形状和成形的对称特性,选择滑动叉的1/4模型进行模拟分析,1/4有限元模型如图7所示。预制毛坯A处较高(如图5所示),上图8夹紧工步等效应变分布下模合模时将被夹紧。夹紧分析输入参数如表1所Fig.8Effectivestraindistributionofholdingprocess示。40塑性工程学报第12卷图9夹紧工步载荷行程曲线Fig.9
