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1、浮动模冷锻有限元模拟过程C.H.Ryu,M.S.JounGyeongsangNationa大学，工程机械专业。韩国晋州660-701。1999年10月28日收稿，2000年12月6号再次修订，2011年2月5日收稿。摘要木文利用有限兀技术详细分析浮动凹模锻造过程屮的参数特征。利用刚嫂性有限元方法获得适当的浮动模架速度，使得浮动模具的载荷小于指定的载荷。浮动模具有运用于实例的是三段冷锻工艺。2001爱思唯尔科学年出版B.V1、绪论传统上，锻件最大的客户一直是汽车行业。电力传动部件大多是锻造的。钢锻件主要是大规模的牛产强度
2、较高的机械零部件。由于锻件产量的逐渐稳定增加，不仅促进世界汽车和机械行业的发展，也为减少能源消耗和环境污染做出了贡献。最近，净成型锻件已尽可能的满足客户降低制造成木的要求。各种降低材料损耗的方法尝试被提出来，这直接关系到生产成本和能源消耗。因此，精密冷锻件比热锻件毛边少了很多，生产材料的利用率增加了很多，相关的加工成本大大降低。据报道，钢球锻造通过优化模具使材料消耗减少了3%o现在、r形轴对称锻件通常是横向方向钢坯热锻的。如果生产的i型轴对称的锻件，可以分别在径向使用浮动凹模锻造。浮动凹摸的压力不是直接来自于压力机而是
3、材料接触施加，因此浮动模具的速度冇关。虽然己经有浮动模具锻造工艺广泛应用于锻造等行业，但这种加工还没有涉及线性有限元方法。本文提出了一种用于分析锻造过程中浮动模具有限元技术的介绍和典型应用实例。2、刚塑性有限元法金属塑性流动成型分析问题是要找到速度场Vi,满足下列边界值问题：材料表示为域Q与边界边界QriJ分为额定速度边界rvi,其中给illvi=vi,边界处的速度为I'vi,其中矢量应力并给出了模具和工件界「c。具中正帘速度Vn=Vn应保持压缩。这是假定材料是不可压缩的,i.e.vi=vi各向同性和刚報性和服从Hub
4、er±vonMises准则及其关联流动规则，即,2厅”门=転占订（1）其中bl和门丁分别是应力偏张量的分量bl和应变张最速率£'打，左为有效应变速率。流动应力厅二厅（£）的方程。（1）假设是一个有效的应变函数也有人认为是力平衡加速度和重力的影响可以忽略不计。图1、浮动模具的锻造过程示意图。当为不可压缩条件函数时，上述边界值问题的形式可以写为:Jm©jdo—工tj^cir+(2)1-2-中其g(vj=-2—tan-1(V71©■j+①.i）是®的任意二阶张量和加权函数，除非匚.消失而©=0ok是一个大的正的常数叫补偿常数
5、，近似的保持不可压缩条件的，其含义kc丁=下标n和t的方程。方程（2）是正常的，切向分量，分别与引张量表示其关联无基数的张赧偏分量。在上而的公式屮，一个反复出现的字母示缀表示的总和，并用标逗号表示偏微分。对于在上一组的函数方程（2）,我们选择了以下计算的建议陈Kobayashi[4]:注意bn在正常应力方程式（2）中是从节点力计算结果［3］。“在方程式（2）是库仑摩擦系数式屮a和。Vt^方程式（3）屮分别是正的小常最和给定的模具速度切向分最。详细推导解释了拉格朗口常数制定的不可压缩性冇限元方程相关文献⑸。3.探究迭代速
6、度方案图1是浮动锻造模的工作过程示意图。浮动模具与压力机的压力没有关系，它仅与材料接触，因此，浮动凹模是模具和材料界面接触应力Z间的作用。浮动模具的速度是未知的,但其行程可受到制约。用计算机模拟，浮动模具速度的确定应利用不平衡的成形载荷会比理论的值小。Jounetal.⑹提出了一个有用有弹费连接模具的锻造工艺分析的技术，该方法成功地应用于实际锻造工艺的口动模拟。本文中，提出的方法是改进成有一个浮动锻造模具工艺分析。为了利丿IJ传统有限元法分析浮动模具锻造过程，使模具速度产牛的成形载荷很小，即达到想要的允许成型载荷，为了
7、获得一个迭代探究方法。木文中浮动模具速度如图2所示拟定探究方案建议同时考虑快速收敛性和全部收敛性。该方案的详细程序如下：结果第1步：使i=0,j=0,k=0.假设浮动模具初始速度为零。第2步：使i=i+1计算浮动I叫摸净成形模具载荷尸-如果负载低于一定值时，流速不应改变。否则，请转到步骤3。第3步：如果不平衡误差夕=尸是在允许的公差（£亍,£二输入参数，S，二最大成型载荷），即，如果Eg',目前的速度被认为是一个适合的解决方案。否则，继续执行步骤4。第4步：找出最人值Q和其中对应集屮的不平衡速度值X,此外，发现其屮一个
8、确定的不平衡错误设置及其相应的速度八和最低值。前往下一步将）由j+i替代。第5步：如果J或K中任何一个是零，即小小.、、都是非负或全部不是正£（1=1,2,...,7-1）数，从历史数据（叭0）估计0收敛。如果j和k都是非为零，依据下面公式计算沪的关系:第6步：计算成形载荷戶从而计算浮动模具速度归并跳到第3步。第二道工序第三道丄序
