汽车铝合金摆臂锻造工艺仿真分析

ｃ辊 锻 一道 次 源自文库具
ｄ辊 锻 二 道 次模 具
ａ 摆臂 正视 图
ｂ摆臂斜视 图
图 ２ 辊 锻 型 槽 系 及 辊锻 模 具
图 １ 前 悬 挂 下直 臂 总成 图
辊锻 仿 真 阶段 主要 分 为坯料 夹 紧和 辊锻 两个 步
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ — ２ ０ 基金项 目 ： 安 徽 省 科 技 攻 关计 划项 目（ １ ６ ０ ４ ａ ０ ９ ０ ２ １ ５ ８ ） 作者简 介 ： 周俊 （ １ ９ ９ １ 一 ） ， 男， 安 徽 宣城 人 ， 硕 士研 究 生 ， 研 究方 向 ： 汽 车摆 臂 分 析 。
料辊锻 。
种应用前景 非常广阔的合金材料 【 ２ ］ 。 在 实际工业 生产 中 ．由于摆臂 形状过 于复杂 ， 一
次成型 难度较 大 ， 要满 足摆臂质 量 、 强度 、 材料利 用率 等相关 要求 ，设 计 出合 理 的生产Ｔ 艺显得 尤为重 要 。 本文所 采用 的Ｔ 艺流 程为 ： 下 料一 高温 热处 理一 辊锻
选择等操 作 。其 中模具 与夹具材料 分别选择为 ２ ５ Ｃ ｒ —
ｍ ｏ ４ （ Ｚ Ａ ） （ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ） 、 １ ２ Ｃ ｒ ＿ Ｍａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｃ — Ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ＿ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ 。
设置上模具动作 沿— ｚ方 向进行 ． 为缩 短仿真时间及提 高仿真精度 ．本仿真在速度及上下模具间距上做 了相 应的简化处理。设定速度为 １ ｍ ｍ ／ ｓ 。 根据上下模具 的 距离 ７ ０ ｍ ｍ， 设置 步数为 ６ ０ 、 模具增量 为 ０ ． ５ ａ ｒ ｍ ／ ｓ ｔ ｅ ｐ 。 然后进行物体间关系定位 ，即设定摩 擦类型为剪切摩 擦， 摩擦系数为 ０ ． ３ 。检查并生成 Ｄ Ｂ文件和 Ｋ Ｅ Ｙ文件 。 离开 Ｄ ｅ ％ ｒ ｍ 一 ３ Ｄ ．之后利用 Ｄ ｅ ￣ ｍ 内置求解器进行仿 ｒ
坯、 压扁、 模锻 成 型 、 余 边去 除 、 锻件 检 测 等工 艺流 程 ， 并以 Ｄ Ｅ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ一 ３ Ｄ软 件 为平 台 ， 利 用有 限元 方 法对 铝合 金摆 臂 锻 造 成 形过 程 进行 建 模及 仿 真研 究 ， 分析铝 合 金摆 臂 在锻 造 过 程 中冷 挤 压金 属 的 流动 规 律 。结 果表 明 ， 此 锻 造 工 艺可 以较 好
通信作者 ：时培成 （ １ ９ ７ ６ 一 ） ， 男， 安徽 六安人 ， 教授 ， 博士 ， 研 究方向： 汽车振 动。
周 俊， 时培成 ， 李云召： 汽车铝合金摆 臂锻造 工艺仿真分析
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骤。 其 中一道 次辊锻 目的是减小原 始棒料的横截面积 ，
在Ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ 前处理中 ，选择辊锻相 应的 Ｋ ｒ Ｅ Ｙ文件， 打开 Ｄ ｅ ￣ ｒ ｍ 一 ２ Ｄ ／ ３ Ｄ Ｐ ｒ ｅ ， 选择 “ 最终” 选项 。用预存为 ｓ ｔ ｌ
地 成型 锻 件 ． 能 为锻 件 的 实际 工业 生 产提供 一定 的理 论依 据 。
关键 词 ： 铝 合金 ； 摆臂 ： Ｄ Ｅ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ一 ３ Ｄ； 有 限元 仿 真
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ ３ １ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ７ ７ ２ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ９ — ０ ０ ３ ４ — ０ ４
第３ ４卷 第 ９期
Ｖ０ １ ．３ ４ Ｎ Ｏ．９
新 乡学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ｎ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ７年 ９月
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ７
汽车铝合金摆臂锻造工艺仿真分析
周 俊。 ， 时培 成 ， 李 云召
由于所选初始坯料截 面积与辊 锻毛坯 截面积均 为
圆形 ，为 了达到较为理想 的延展状 态 ，本文采用 了椭
圆一 圆形 型槽 系辊锻制坯的方式 。 其 型槽 系截 面示意 图及辊锻模型 如图 ２所示 。
制坯一 压 扁 （ 弯曲） 一 模 锻成 型一 余边 切 除一 锻件 检
测 。 因所选用 的锻 造零 件为帕萨特或奥迪 Ａ ６汽车 的
（ １ ． 安徽工程大学 机械与汽车工程 学院 ， 安徽 芜湖 ２ ４ １ ０ ０ ０ ； ２ ． 安徽骆氏升泰汽车零部件有限公 司， 安徽 芜湖 ２ ４ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：为有 效缩 短 产品 研发 周 期 、 节 约开 支及 降低成 本 ， 在铝 合金 摆 臂锻 造 工 业生 产 中 ， 选 用下料 、 高温热 处理 、 辊 锻 制
前 悬挂 下 直臂 （ 图 １ ） ， 故 将一 般工 艺流 程 中弯 曲环 节
改成 了压扁环节 ，这有 利于锻坯平稳地置 于模锻 下模 具 上 ．同时也有利于材 料充分地填充至模具 的各个枝 芽 ，避免 了坯料在模锻 过程 中移动 和填充不充分 现象
的 产 生
ａ辊 锻 一 道 次 ｂ辊 锻 二 道 次
格式 的压扁模具替换辊锻模具 ， 定位模具 、 锻坯及夹具 。 然后对模具及夹具进行 网格划分 、 加载模具及夹具材料
增加 其轴 向延伸率 ，为二 道次辊 锻提供相应 的横 截面
积 做准备 ． 以减少及避 免锻 件飞边 的产生 。 二道次辊锻 是为 了得 到具有 合适 长度及合 理 的横 截 面积的锻坯 ， 以避 免在模锻过程 中模具 轴向填充不充分 ．导致 摆臂 ｆ ｆ Ｊ 现 残次品 ． 浪费人 力 、 物力、 财力等 。 在模拟 仿真 时 ，先将 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ — Ｖ ５ Ｒ ２ ０绘制 的 三维
本 文选用 的摆臂 材料 是 ６ Ｘ Ｘ Ｘ 系 铝 合 金 中 的 ６ ０ ８ ２铝合 金 ， 其工艺 性较 好 ， 主要 应用 于辊 锻 、 轧制 、 锻造 、 冲压 成型 等 …。 同时 该 铝合 金 具备 较 好 的 延展 性、 抗 腐蚀性 及优 良的可 焊接性 ， 因此 ６ ０ ８ ２铝合 金是
一
１ 辊锻制坯仿真
本 文初始坯 料选用 的 是半径 ２ ５ ｍ ｍ、高 ２ ４ ５ ｍ ｍ 的圆柱形棒 料 。相关文献 显示铝 合金 ６ ０ ８ ２的最佳锻 造 温度为 ４ ４ ０ ～ ４ ９ ０℃。在实 际＿ Ｔ 业生 产中 ， 设 置高 温 加热 炉温度 为 ４ ７ ０℃， 下料 、 高温热处理 ， 然后进 行坯