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1、锻压技术2006年第4期3星形套冷挤压成形模具结构分析及优化13312魏志刚,汤文成,刘德仿(11东南大学机械工程系,南京210096;21盐城工学院,江苏盐城224003)摘要:对星形套和模具建立弹塑性有限元模型,采用准静态的热机耦合分析对行星套冷挤压过程进行模拟,得出较为准确的模具应力分布;对应力结果进行分析,找到减少应力集中的办法,改进了模具的结构,对模具应力场进行重新分析,仿真结果和实际符合很好,较大程度地提高了模具的使用寿命。对冷挤压成形的有限元仿真以及塑性成形工艺控制和提高模具寿命具有指导意义。关键词:模具;有限元;
2、结构优化中图分类号:TG376文献标识码:A文章编号:100023940(2006)0420059205Structuralanalysisandoptimizationofthecoldextrusionmouldofstarsleeveworkpiece112WEIZhi2gang,TANGWen2cheng,LIUDe2fang(11DepartmentofMechanicalEngineering,SoutheastUniversity,NanjingJiangsu210096,China;21YanchengInsti
3、tuteofTechnology,YanchengJiangsu224003,China)Abstract:Thecourseofcoldextrusionofthestarsleeveworkpieceissimulatedbythe32Delasto2plasticcoupledthermal2mechanicalFEAmethod,usingtheadvancednonlinearFEAanalysissoftware2MSC.MARC.Thestressdis2tributiononthemouldisobtained;
4、Thentheresultisanalyzedandamethodtoreducetheconcentrationofthestressisfound,andsothestructureofthemouldismodified;Thestructureisanalyzedagainbasedonthenewmodel.Theresultmakeagoodagreementtothepracticeandtheservelifeofthemouldisprolongedobviously.Thisarticleplaysaguid
5、ingroleontheaspectsofsimulatingthecoldextrusion,controllingofthetechnicalparameterandimprovingthelifeofthemould.Keywords:mould;FEA;structuraloptimization采用有限元法对冷挤压成形过程进行研究,改进模1引言具结构,提高模具使用寿命,具有非常大的理论意冷挤压具有节约原材料,所获得较低的表面粗义和实际意义。糙度和较高的精度,且能提高零件的力学性能,可2热机耦合分析原理及其关键技术以加工
6、形状复杂,难以切削加工的零件等诸多优点,在生产中得到了广泛的应用,但冷挤压时毛坯的变材料冷挤压时体积经历了大变形,除了温度的形抗力较大,模具承受三向应力的作用,工作环境变化对结构变形和材料性质产生影响外,结构变形恶劣,寿命较短,因此开展工件成形过程模具应力也改变热边界条件,进而影响温度的变化,经历大分布的研究,改进模具结构,提高模具寿命具有重变形的物体几何形状发生变化,单元体积或边界面要的意义。本课题中星形套采用冷挤压精密成形,积也随之改变,施加在这些有限元素上的热边界条由于加工过程中变形程度较大,模具型腔较复杂,件也因此改变;
7、塑性功转化成热,温度的变化又引模具使用寿命仅为3000次左右,最坏的情况下甚至起应力的变化,因此体积成形问题应采用热机耦合只有1000次左右,而国外同种工艺,模具使用寿命方法进行分析。接近10000次,与国外相比有相当大的差距,因此211热机耦合分析技术常用的热机耦合方法有两种:耦合迭代法和分3江苏省科技攻关资助项目(农业,苏北星火带部分)开迭代法,虽然耦合迭代法具有较多的优点,但计(BE2004372)算程序比较复杂,并且时间步长往往与变形分析中33男,31岁,硕士研究生工件接触边界的动态变化有关,不能事先给定,因收稿日期:2
8、005209220此一般求解中采用分开迭代法,即在同一增量区间,59分别计算速度场和温度场,并且在该区间内均为准静态。其分析步骤为:(1)给定初始温度场;(2)计算初始温度场对应的速度场;(3)更新节点坐标和有关变形量,为下一步计算做准备;(4)由前一步速度解,
