基于DEFORM的汽车半轴套管模具结构优化
基于DYNAFORM汽车履盖件成形、优化设计
基于DYNAFORM汽车履盖件成形、优化设计本文基于DYNAFORM汽车履盖件成形和优化设计进行研究。
汽车履盖件是汽车的重要部件之一，具有保护车轮和车身，提高空气动力性能等功能。
本文选取一个典型的汽车履盖件为研究对象，采用DYNAFORM软件进行成形模拟和优化设计，探索如何提高汽车履盖件的成形质量和性能。
一、研究背景汽车履盖件在汽车运行过程中扮演着重要的角色，目的是保护车轮、车身和发动机舱等重要部件，同时提高汽车的空气动力性能，降低风阻系数和油耗，从而提高汽车的综合性能。
汽车履盖件分为前后两种类型，分别安装在汽车前后轮下，其结构和尺寸根据不同汽车的品牌和型号有所不同。
目前，汽车履盖件的成形和设计主要依靠CAD 和CAE软件，其中DYNAFORM是一款功能强大的汽车履盖件成形模拟和优化设计软件。
二、DYNAFORM软件介绍DYNAFORM软件是一种汽车履盖件的成形模拟和优化设计软件，能够精确地预测汽车履盖件在成形过程中的变形、应力、应变和厚度变化等数据，并能够对汽车履盖件进行优化设计，提高其成形质量和性能。
DYNAFORM软件具有以下特点：1.高精度成形模拟DYNAFORM软件使用有限元法进行汽车履盖件的成形模拟，能够准确地预测汽车履盖件的变形、应力、应变和厚度变化等数据，具有高精度和高效性。
2.优化设计功能DYNAFORM软件还具有优化设计功能，能够根据用户设定的目标函数和约束条件来自动优化汽车履盖件的设计参数，提高其成形质量和性能。
3.多种材料支持DYNAFORM软件支持多种汽车履盖件常用的材料，如铝合金、钢板、复合材料等，并能够考虑材料的本构关系和非线性特性，提高模拟精度。
三、汽车履盖件的成形模拟在进行汽车履盖件的成形模拟前，需要先对汽车履盖件进行建模和网格划分。
本文选取一款典型的汽车履盖件进行建模和网格划分，建模结果如图1所示。
图中红色线条为汽车履盖件的轮廓线，蓝色线条为成形模具的轮廓线。
基于Deform-3D的汽车摆臂辊锻制坯模拟优化研究
基于Deform-3D的汽车摆臂辊锻制坯模拟优化研究赵翔;李萍【摘要】分析了某汽车摆臂的结构,提出用铝合金棒料进行三道次辊锻制坯的工艺,采用Deform-3D软件对其辊锻制坯过程进行有限元模拟研究,用正交试验的方法对坯料温度、辊锻模预热温度和辊锻模转速的参数组合进行了优化,为此种类型摆臂的开发、设备的选择提供了理论依据.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2013(005)001【总页数】4页(P29-32)【关键词】摆臂;辊锻制坯;数值模拟;Deform-3D【作者】赵翔;李萍【作者单位】安徽工程大学现代教育技术中心,安徽芜湖241000;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TG316汽车摆臂通过球形铰链或衬套把车轮与车身进行弹性连接，是汽车悬架系统中非常重要的导向和传力元件。
由于结构比较复杂，铝合金汽车摆臂锻件多采用自由锻制坯，存在劳动条件差、生产效率低和废品率高等缺点，很难满足大规模生产的需求。
由于辊锻工艺具有生产效率高、省力和劳动环境好等优点，因而不少生产商和研究者将汽车摆臂制坯工艺改进的目光投射到了辊锻工艺上。
1 汽车摆臂的结构特点及工艺分析如图1所示，汽车摆臂件具有弯曲轴线的非对称工字型截面，腹板较薄，类似最长边被弯曲的三角形[1]，材料为6061铝合金。
左端和中部各有一圆柱形凸台，横截面最大部分位于锻件中部凸台处，最小部分位于锻件右柄。
三角形的2条短边长分别约为360 mm和335 mm，锻件最大跨度约为560 mm，中间凸台高约为45 mm。
该件尺寸较大，属于扁平件，其工艺流程为:下料—中频感应加热—辊锻制坯—弯曲—压平—开式模锻—切边。
计算毛坯如图2所示。
图1 汽车摆臂锻件Fig.1 Automobile swing arm forging diagram图2 计算毛坯Fig.2 Preform configuration drawing原始棒料的直径按公式(1)确定[2]:式中:F0=1.1 ×Fmax，Fmax为最大截面积。
基于Deform的外轮成形工艺及结构优化
基于Deform的外轮成形工艺及结构优化占亮;李霞【摘要】基于Deform软件对某厂生产的汽车外轮成形工艺进行模拟.针对成形过程中出现坯料充不满、锻件上产生折叠、下模冲头容易开裂等现象,分析了成形过程中的金属流动方向和锻造模具所受应力分布,通过减小应力集中、优化锻模倒角、改进锻造过程中金属流向及工艺参数,有效地避免了冲头开裂、锻件折叠和坯料充不满等问题.实践生产表明,对模具的改进和工艺的优化为产品量产提供了理论基础.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2014(028)003【总页数】4页(P225-228)【关键词】外轮;折叠;开裂;优化;充不满【作者】占亮;李霞【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TG317汽车外轮是与汽车轮毂轴装配使用的一种轴类锻件，产品类型众多，属于汽车安全部件，作用是承载较大的载荷和复杂的交变应力，因此外轮要求具有合理的金属流线、良好的组织性能和机械性能等，其坯件要求精密锻造成形，非机加工表面多[1].半封闭式成形技术的提出和发展[2]为复杂零件的精密成形提供了一种非常有意义的方法.采用精密成形的方法成形零部件，是当今成形行业缩短制造过程、提高工作效率的有效途径.在锻造中，精密成形可以得到尺寸和形状精确、内部和表面没有缺陷的产品[3].为获得优质外轮锻件产品，本研究提出采用热模锻加工工艺，其成形工艺为：加热—镦粗—锻造—冲孔—切边.针对实际生产中，一道次模具锻造在试模后出现产品折叠、下模冲头开裂的现象.本研究采用Deform软件模拟成形工艺，找出冲头开裂、产品折叠的原因，并优化模具结构，改进锻造工艺.1 模型建立1.1 工件材料外轮材料为S55C号钢，机械结构用钢，日本工业标准（JIS G 4051—1979）碳素结构钢钢号，其化学成分（质量分数）[4]如表1所示.表1 Parameters of material S55C Table 1 S55C材料参数C Si Mn P S55C0.52～0.58 0.15～0.35 0.60～钢号S Cr Ni Cu S55C 0.035 ≤0.2 ≤0.20 ≤0.300.90 0.03钢号1.2 实验模型某厂轿车外轮图纸见图1，根据实际生产的需要设计加工模具.图1 外轮锻件图Fig.1 Forging diagram of outer hub1.3 参数选取结合实际生产经验，合理选取加工工艺参数，分析工艺参数对外轮成形的影响.依据模具失效形式及失效机理，改进模具结构和优化加工工艺.外轮锻造生产过程中，采用半封闭式锻造工艺进行锻造，节省材料的同时提高了产品表面质量和机械性能[5].依据产品要求选取S55C钢为外轮材料，温度为800～1 200℃，模具材料为H-13钢，上下模模套为5CrNiMo，预热温度约为250℃，具体参数如表2所示，选取1 000t摩擦压力机[6].表2 模拟成形工艺参数Table 2 Parameters of forming simulation坯料材料坯料温度／℃模具温度／℃摩擦因数上模速度／（mm·s-1）S55C 1 100 250 0.3 4502 有限元模拟2.1 几何模型建立用UG软件建立外轮的三维模型.根据体积设计坯料长L=75mm，直径D=55mm，并设计外轮模具，导入到Deform前处理中为模拟做准备.2.2 有限元模型的建立采用有限元模拟软件Deform模拟外轮成形[4].导入外轮几何模型及设计的外轮模具，对导入的几何模型划分网格.采用表2中的成形工艺参数，其他参数采用默认数据，进行模拟分析.2.3 成形模拟模拟锻造过程如图2所示.坯料开始是镦粗的过程，随着上模下行，坯料开始径向充型，填充直至填满整个型腔.分别采用两种方式进行锻造生产.图2 外轮模具锻造模拟Fig.2 Forging simulation of outer hub die方案1：一次锻造成形.坯料直接放在锻模上成形，坯料开始为镦粗过程，随着上模下行，下模填充为挤出拔长过程，轴轮法兰处为镦粗过程.由一次成形模拟结果可以看出，锻件底部倒角区域容易出现折叠.这是由于经过初期的镦粗，坯料在刚进入下模型腔时是向下流动的，随着上模靠拢，成形量达到85%时，下模冲头倒角太小，形成了向下和向上两个方向的流动坯料，在倒角较小的区域形成折叠.折叠是一条线性区域，模拟结果如图3所示.图3 速度场和折叠区域的模拟结果图Fig.3 Simulation result of velocity field and folding area实际生产表明，外轮锻件抛丸后经磁粉探伤，发现锻件底端圆角处出现折叠，折叠区域为一条线性区域，与模拟情况相符合.生产试件约50件时下模冲头出现裂纹，如图4所示.图4 下模冲头开裂及下模模具应力分析Fig.4 Lower punch die crack and stress analysis由下模模具应力分析可以看出：此时下模冲头部分受压应力，在Deform中查看最大压应力处在下模冲头上表面；在整个成形过程中，下模冲头处在压应力和拉应力交互作用下，最大压应力处容易产生应力集中而引起断裂失效.在实际生产中，出现折叠会对产品的装配产生致命的危害，应当重新设计锻造方案.实际产品如图5所示.方案2：一道次锻造成形.坯料锻造之前进行镦粗工艺，减小下模冲头的受力情况，并减小模具应力集中现象.为增大模具寿命，避免出现折叠现象，将下模冲头圆角半径由6mm改为8mm，进行成形模拟.结果显示，折叠现象消失，模具所受应力减小.图5 实际锻件图及折叠出现部位Fig.5 Actual forging picture and folding zone 3 工艺分析及优化通过模拟可以发现，实际锻件上折叠出现在等效应变较大的区域.由材料流动速度可以看出，此处为过渡区.由于过渡圆角同上下两个区域的流动速度差别较大，容易出现折叠.为改进模具结构，将冲头顶端半径由6mm改为8mm，可改善材料流动及缓和应变过渡区域.模具开裂是由于外轮锻造开始时，镦粗过程完全在下模冲头上进行，冲头区域由于应力集中容易产生裂纹；为了方便产品成形，将镦粗比由0.17增大至0.33，有利于减小下模冲头成形初期的压应力，同时增加了模具寿命.优化后的模拟图如图6所示.图6 优化后的等效应变和折叠角Fig.6 Effective strain and folding angle afteroptimization实际生产试锻外轮样件经抛丸处理后，再经过荧光磁粉探伤，发现锻件表面无折叠等其他缺陷.线切割后，经盐浴处理，查看流线较好.优化模具结构和工艺后生产的锻件如图7所示.图7 优化后锻件图及无折叠区域Fig.7 Forging diagram and unfolding area after optimization4 结语本研究采用半闭式锻造，节省了材料，同时具有闭式锻造的优势，提高了材料的机械性能和表面质量，使得模具充型饱满.利用有限元模拟软件Deform对实际生产进行成形模拟分析.对外轮成形过程中速度场、应变场和锻造成形过程中出现的折叠等缺陷进行了分析，结果表明：锻造过程中，在倒角不够大的位置处金属流动出现了混流，从而在过渡位置出现折叠.通过修改锻造工艺和优化模具结构，为实际生产提供了参考.通过改变冲头圆角大小，圆角半径增大至8mm，增大了过渡区，同时镦粗比增大至0.33，减小了下模冲头所受的应力.优化后，锻件折叠问题得到改善，模具冲头寿命得到提高，获得了尺寸精度较高、表面质量较好的外轮锻件. 参考文献：[1]赵德颖，孙惠学，苏升贵.数值模拟在轿车转向节闭塞挤压成形中的应用[J].热加工工艺，2007，36（13）：74-77.[2]权国政，王熠昕，周杰.转向节的一种半封闭式挤压成形工艺模拟研究[J].金属铸锻焊技术，2009，38（23）：128-130.[3]郭巍，毛华杰，鄢敏，等.基于Deform的轮毂轴承单元精密锻造数值模拟[J].中国水运：下半月，2008，8（6）：125-126.[4]林慧国，林钢，吴静雯.袖珍世界钢号手册[M].北京：机械工业出版社，2003.[5]高占民，杨慎华.轻型车左转向节臂锻造工艺分析[J].汽车技术，1999（8）：23-24.[6]张海渠.模锻工艺与模具设计[M].北京：化学工业出版社，2009.[7]胡建军，李小平.Deform-3D塑性成形CAE应用教程[M].北京：北京大学出版社，2011.。
基于DEFORM的汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟
ＦＯＲＧＩＮＧ２００８年第２期１前言轮毂轴管（图１）是汽车后桥上一个重要的保安件，要承受各种复杂的交变应力与疲劳载荷［１］。
因此，其工作环境的特殊性决定了其较高的质量要求和挤压工艺参数的精确化。
传统挤压工艺的制定主要是建立在经验基础上，采用试错法不断调整工艺参数和修改模具，不仅研发周期长，而且挤压件的质量难以保证。
随着数值模拟技术的发展，可以采用计算机对金属成形过程进行分析，掌握变形过程中各种场量的变化情况。
并可对变形过程中工件内部缺陷等进行预测，对挤压工艺的制定具有重要的参考价值。
本文利用有限元软件ＤＥＦＯＲＭ对轴管坯料的挤压过程进行了数值模拟。
并对挤压后工件的损伤、应力场、应变场及其分布的原因进行了分析，为制定生产工艺提供了参考［２］。
２建模及模拟条件应用ＤＥＦＯＲＭ软件对汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟，首先需建立有限元分析模型，如图２所示。
模型初始条件为：①设定上下模为刚性模型，工件为弹性模型；ＴｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＬａｒｇｅＣｙｌｉｎｄｅｒＦｏｒｇｉｎｇｉｎＦｏｒｇｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＸＵＦｅｉｘｉａ，ＣＵＩＺｈｅｎｓｈａｎ，ＣＨＥＮＷｅｎ，ＦＵＱｉａｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＰｌａｓｔｉｃｉｔｙＦｏｒｍｉｎｇＥｎｇ．，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｔｅｘｔｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｈｅｌｌｆｏｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｌａｒｇｅｓｃａｌｅｃｙｌｉｎｄｅｒａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎａｎｖｉｌ＇ｓｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｓｔａｉｎｉｎｇｃｏｌｕｍｎｉｎｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｇ－ｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｒｇｅｃｙｌｉｎｄｅｒｆｏｒｇｉｎｇｓ，ａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｆｏｒｇｉｎｇｓｄｉｍｅｎｓｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｉｔｒａｉｓｅｓａｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｊｕｄｇｉｎｇｆｏｒｇｉｎｇ＇ｓｐｒｅｃｉｓｉｏｎｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ－ｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｉｎ３Ｄｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦｏｒｇｉｎｇP Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｃｙｌｉｎｄｅｒP ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎP Ｑｕａｌｉｔｙ!９８!６０＋１０!７０!８８!１５２!６５１９５９０３８０６２５０１５图１轮毂轴管零件图收稿日期：２００８－０１－１７作者简介：温志高（１９６７－）男，硕士，高级工程师，从事热挤压工艺技术研究文章编号：１６７２－０１２１（２００８）０２－００５８－０３基于ＤＥＦＯＲＭ的汽车轮毂轴管热挤压过程的数值模拟温志高（河南英威东风机械有限公司，河南南阳４７４６７４）摘要：本文建立了汽车轮毂轴管的有限元分析模型，利用ＤＥＦＯＲＭ软件模拟了工件热挤压过程，并分析了工件的损伤、应力场及应变场的分布情况和原因。
基于Deform曲轴预锻模膛的优化
基于Deform曲轴预锻模膛的优化
王波;房加强;苌文龙;张报建;姜鹤明
【期刊名称】《上海工程技术大学学报》
【年(卷),期】2012(026)003
【摘要】利用Deform软件,对不同的飞边槽结构对曲轴预锻成形中坯料的充填情况及成形载荷的影响进行了分析.通过在飞边槽桥部合理增设阻力沟或阻力墙,使得曲轴预锻模膛W1平衡块未充满的高度由8.33 mm减少到1.33 mm,对曲轴平衡块的充填性有了很大程度的改善,且优化了毛坯尺寸.
【总页数】5页(P251-255)
【作者】王波;房加强;苌文龙;张报建;姜鹤明
【作者单位】上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620;上海工程技术大学材料工程学院,上海201620
【正文语种】中文
【中图分类】TG312
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1.合理设计预锻模膛消除折叠的一点体会 [J], 吴桐山
2.基于DEFORM软件的连杆预锻件几何尺寸优化设计 [J], 阳鹤;唐欢;门正兴;赵刚;王海英;房鑫
3.基于DEFORM逆向运算的预锻件优化 [J], 王华君;张亚南;王华昌;汪学阳
4.双模膛锻模的优化设计 [J], 李志广;胡丰泽;赵臣俊;杜成平;陈文波
5.基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化 [J], 吴彦骏;赵震;梁艳迁;胡成亮;高崇晖
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基于Deform的汽车发动机连杆锻造模具改进
基于Deform的汽车发动机连杆锻造模具改进
刘楠;贺舒;李庆
【期刊名称】《重庆电子工程职业学院学报》
【年(卷),期】2010(019)002
【摘要】随着计算机有限元在工程中的应用.在前期模具设计时引用有限元可以对将出现的缺陷充分暴露出来,从而进行有效的改进.可有效地降低模具开发和制造周期,降低生产成本.
【总页数】3页(P143-145)
【作者】刘楠;贺舒;李庆
【作者单位】重庆电子工程职业学院机电工程系,重庆401331;重庆电子工程职业学院机电工程系,重庆401331;重庆电子工程职业学院机电工程系,重庆401331【正文语种】中文
【中图分类】TH12
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1.基于Deform的刮板锻造工艺及模具设计研究 [J], 王凡;王力爽
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3.基于Deform的盘毂锻造模具设计 [J], 王玉红;马廷威;赵启蒙
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5.粉末锻造与C-70钢锻造汽车发动机连杆——2005年4月美国SAE100周年世界大会“论战”纪要 [J], 韩凤麟
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基于Deform的汽车发动机连杆锻造模具改进
study on forming length in roll forming [J]. Journal of Materials Processing Technology , 2001 , 113(1~3) : 774~778.
模拟参数设的设定如表 1 所示。
表1
模拟参数设定
图 1 连杆锻件图 从图 1 可知该零件是属于沿轴线截面变化很大的长 轴类锻件，故其可按下式进行坯料尺寸的计算，原则上按 平 均 最 大 截 面 来 选 取 直 径 [1]。
F'=V'/l'
π 4
2
D坯=F'
姨 D坯=
4V' πl'
根椐上述原则进行坯料尺寸的确定， 所确定的坯料 尺寸如图 2 所示。
144 图 3 预锻应变
重庆电子工程职业学院学报
第 19 卷
由图可知经过预锻模预先分配材料后， 坯料在终锻 模中成形充分、饱满；成形填充较为理想。 4 试验对比分析及理论分析 4.1 试验结果对比分析
我们通过物理试验对上述分析结果进行了对比，从 实验结果中可以看到该连杆成形饱满，飞边分布合理。 但 在连杆大头至工字梁的过渡区间出现折叠缺陷 ，如图 10 所示。
针对工厂开发的某型号连杆，进行坯料尺寸的设计、 预锻和终锻工艺的设计。 连杆的锻件图如图 1 所示。
图 2 模锻坯料尺寸
确定上述模锻坯料尺寸为最终所确定的坯料尺寸，
是根椐最初所确定的坯料尺寸在多次模拟后， 进行局部
修改， 再根椐实际实验后对通过模拟所确定的坯料尺寸
基于Deform的汽车仪表板支架冲压模具有限元分析
基于Deform的汽车仪表板支架冲压模具有限元分析郑金辉【摘要】为了获得汽车仪表板支架冲压模具的合理间隙,借助于Catia软件对其进行建模,利用Deform软件进行有限元分析与数值模拟,分析得出冲裁最佳间隙,进而改进模具设计,保证模具设计合理,寿命得到提高,减少模具试模的成本,提高市场的竞争能力.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2016(033)009【总页数】5页(P52-56)【关键词】冲压模具;汽车仪表板;有限元分析;Deform软件;冲裁间隙【作者】郑金辉【作者单位】吉林化工学院航空工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TG382汽车仪表板支架应用在汽车前机舱上，大批量生产.该零件所需要的钢板厚度为1.2 mm.中间的工艺孔为Φ7.采用的材料是日本钢材SPCC，也就是冷轧碳素钢薄板和钢带[1].因汽车仪表板支架工作时对环境、精度要求较高，所以采用IT7级以上的落料冲孔、翻边、压弯等三道冲压工序加工而成.在设计之前运用Deform有限元分析软件进行模拟仿真，确定主要工艺参数[2].模具的落料冲孔环节所受的力最大，并且变化非常剧烈.下面就落料的应力、应变、速度场的仿真结果进行讨论.1.1 Deform有限元模型本文研究落料和冲孔的有限元模型，运用三维软件Catia建模，然后导出STL格式文件.1.1.1 前处理操作该制件的冲裁断裂位置运用Deform软件常规划分网格的方法无法完成，需要应用局部细划分网格[3]，由于冲裁是冷成形，所以Weigting Factors当中的Strain Distribution的值要放大，网格数目是200 000，尺寸比5，应变是主要的影响因素，这个参数要放大，本例选用0.941.内外尺寸比不超过0.1，网格划分见图1.韧性断裂准则中Fracture elements设定为4.也就是说当这个模型某一点的周围有四个点达到韧性断裂准则.这个位置的单元就断裂删除.对于冷冲压成形，凸模和凹模的温度都设定为20 ℃，不用考虑温度效应.在对象关系设置的界面，通常设置工件与模具之间的热传导系数和摩擦系数.摩擦系数设定包括剪切摩擦和库伦摩擦[4].凹模与工件摩擦力选择为剪切摩擦类型，选择默认系数0.12.1.1.2 启动模拟计算器在程序开始计算后所运行的文件名字上会显Running,其对应的DB文件也会显示Running或Remeshing.1.1.3 后处理操作后处理操作能够验证模拟是否成功.在DEFORM-3D的主窗口选择Post process Deform3d Post进入后处理.2.1 冲裁过程的仿真分析对于汽车仪表板支架冲压过程中，冲裁过程中模具受力最大而且变化剧烈[5].下面就落料环节的应力应变状况及速度场仿真的结果进行分析.在落料冲孔过程中凹模下移，直到从板料上冲下我们所需要的工件形状为止.整个成形阶段共分成176步完成.模具在第44步刚开始接触工件即是开始发生变形的状态，在第88步的时候这部分已接触并产生初步变形或有变形趋势，第132步工件的形状基本确定，第176步表示冲压成形过程结束，形成工件最终形状.2.1.1 等效应变(Stain-Efftctive)对于冲裁加工，变形区域狭小，很难应用实验的方法研究.应用有限元模拟仿真技术，可以得到精确的变形区应变场、应力场、以及速度场[6].等效应变分布图见图2，等效应变是金属变形程度的一个参数.由图(a)可以得出，工件上即将产生很大的变形，这是因为板料与凸模接触边缘是最大等效应变发生部位.由图(b)可以得出，该区域已经发生了塑性变形.图(c)看到工件的变形很明显；图(d)是显示冲压的过程已经结束.从这四个应变分布图来看，其中在凸凹模刃口附近应变最大，整个过程中变形集中在凸凹模的间隙区域及其周围很小的范围内.2.1.2 等效应力(Stress-Effective)等效应力是作用在工件上压力大小的参数[7].等效应力图见图3，从该图可以看出，凸模与凹模接触的边缘是冲压主要部位.等效应力应变的情况一致.图(a)显示，凸模对毛料施加压力，导致毛坯与凹模和支撑部分的接触区域应力明显增加.当冲压力不断增加到图(b)所示的位置，边缘出现极值.图(c)显示，随着凸模不断上行，工件的变形继续加剧，同时内部应力值增加，工件变形已经非常明显，到(d)图凸模行程的结束，整个工件的形状已经确定，工件边缘处的应力值显示为0.2.1.3 速度场分布(Volcity-Totalvel)速度场分布主要反映坯料内部金属流动的变化趋势，以及速度大小.是研究坯料在成形中影响的一个参数[8].速度场分布图见图4.从图4中可以看出，开始产生变形的工件边缘受凸模的压迫.凸模正上方的金属向上运动，而废料部分金属向下运动.2.2 冲裁间隙对加工过程的影响影响冲裁最关键的因素是冲裁间隙[9].间隙选择不当会出现很多问题，如间隙选择过小，会导致上下裂纹中间被第二次剪切.会使断面出现毛刺；如果间隙过大，材料所受的拉深及弯曲都变大，断面很容易撕裂[10].本文选择四组冲裁间隙进行有限元分析，分别是0.126 mm、0.14 mm、0.16 mm、0.18 mm.厚度为1.2 mm 板料冲裁时不同的冲裁间隙对应板料断裂位置和凸模相对行程见图5.通过比较，不同的间隙，在断裂时对应的凸模行程也不同.原因有以下两个：第一是间隙越小，刃口附近的应力越集中，变形区域不大，相对凸模的行程较小；第二是间隙越小，刃口周围的静水压应力值较大，因此允许的凸模行程较大.由图5可以看出，四组曲线的变化趋势基本一致，冲裁间隙大小不同，获得的冲裁力行程曲线也不一样.选择大的冲裁间隙时，最大冲裁力比较小.冲裁间隙从小到大，一方面增大了冲压的加工面积，另一方面冲压加工过程的其他变形成分也随着增加，这也是阻碍剪切过程顺利进行的一个原因，冲裁力变大，相应的材料变形区的应力也变大，有利于加工零件裂纹向内部扩展.最大冲裁力与冲裁间隙曲线见图6，分别取0.126 mm、0.14 mm、0.16 mm、0.18 mm四组数据，利用Deform软件对冲压过程仿真，并对其进行分析，利用originLab软件进行曲线绘制.通过对图6的分析得出，随着冲裁间隙的增大，最大冲裁力不断减小.这就是在冲裁板料过程中最大冲裁力和冲裁间隙之间的变化关系.开始断裂时的凸模行程与不同冲裁间隙的关系曲线见图7.由此得出，冲裁间隙不断增加，工件断裂时的凸模行程就越小，趋势相对平缓.冲裁功与冲裁间隙曲线见图8，通过这条曲线可以研究不同冲裁间隙对于冲压过程的影响规律.最终获得一个比较合适的冲裁间隙.冲裁功的大小可以通过冲裁功行程曲线来获得.无论冲裁间隙大小，冲压过程所需要的冲裁功都很大，合适的冲裁间隙能够保证冲压加工顺利进行的情况下消耗功率最小.原因是在合理的冲裁间隙下加工，可以使上下裂纹重合，并且使断裂过程迅速平稳，此时模具受力状况良好，另外工件被加工表面的质量也十分理想.所以，选择四组冲裁间隙，设定其他参数和工作环境都不变，该工件合理的冲裁间隙在0.143 mm，因为此时所消耗的功率最小.本文通过Deform有限元软件对汽车仪表板支架冲压模具进行了模拟仿真，知道速度场、应力应变的分布规律、金属变形的规律、载荷和行程之间的关系等.对不同间隙进行分析，通过对冲裁间隙和冲裁力的关系曲线的分析结果，获得冲裁最合理间隙，分析得出落料模具的最佳间隙为0.143 mm,对落料冲孔模具试模得出的制件观察，制件无毛刺，尺寸合适，说明凹凸模间隙合理.省略了后续的落料冲孔模具的反复试模工作，降低了模具的生产制造成本.【相关文献】[1] 刘浩.限位轴套级进模设计[J].金属加工:冷加工,2012(10):69-70.[2] 周杰,舒锐志,卢先正,等.一种双拔模加变斜面锻模结构参数优化设计[J].热加工工艺,2011,40(17):19-22.[3] 薛永栋,韩静涛.基于DEFORM的金属压力加工数值模拟[J].冶金设备,2007(4).[4] 赵振铎,刘芬,黄书亮.金属塑性成形的“平均摩擦系数”与接触压力的关系研究[J].英才高职论坛,2007(1).[5] 曹建刚,邢淑清.冲裁模具设计中的应力分析[J].内蒙古科技大学学报,1998(3):238-240.[6] 候桂叶.基于DEFORM的冲压模具设计的仿真与分析[D].成都：电子科技大学,2015.[7] 田维鑫.基于DEFORM的轮毂类工件旋压成形过程有限元分析及工艺优化[D].长春：长春工业大学,2015.[8] 陈启东,温华兵.基于Deform-2D的薄板冲裁有限元分析[J].机械设计与制造,2012(5):98-100.[9] 郑龙伟,王丽娟.冲裁间隙对冲裁件质量和模具寿命的影响[J].中国科技博览,2011(16):59-59.[10] 陈康,田源,陈元芳,等.一种新的冲裁间隙实验模具的设计[J].机械设计与制造,2011(7):235-237.。
基于deform的汽车半轴摆动碾压工艺优化
基于deform的汽车半轴摆动碾压工艺优化
张雷
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2022()12
【摘要】本文以汽车半轴的摆辗成形工艺为研究对象,探究了摆辗工艺在半轴生产领域的应用情况,介绍了摆辗工艺的成形原理和成形特点。
并设计了两种半轴坯料方案,确定三种不同的进给速度作为工艺优化的参数,使用有限元方法对不同参数下的成形情况进行了数值模拟,通过深入分析各组数据,研究金属流动情况和锻件质量,有效预测锻件缺陷,最后在所有方案中选取了最优的工艺参数,完成了方案对比和工艺优化。
【总页数】3页(P44-46)
【作者】张雷
【作者单位】四川建筑职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.2
【相关文献】
1.基于DEFORM的汽车半轴套管模具结构优化
2.汽车半轴摆动碾压技术研究
3.基于Deform-3D的后桥半轴摆辗新工艺分析
4.汽车半轴摆动辗压制坯工艺数值模拟
5.BJ130汽车半轴摆动辗压新工艺
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基于Deform_3D的后桥半轴摆辗新工艺分析
图 1 双滑块机构简图 11 凹模 21 前滑块 31 坯料 41 后滑块 51 导杆
Fig1 1 Pairs of slider map
缸推动后滑块 4 带动坯料 3 向前送进 , 此时 , 前滑 块 2 与凹模 1 不动 , 摆头将挤出的坯料进行镦粗 。 当盘部成形所需棒料全部挤至凹模 1 时 , 后滑块 4 与前滑块 2 靠紧 , 镦粗变形过程结束 。当后滑块 4 继续向前推动前滑块 2 及凹模 1 一起运动时 , 挤辗 成形开始 , 直至半轴法兰盘的最终成形[1] 。
v
2
(εv ) 2 d v -
v
Fi u i ds
SF
(7)
该新泛函的一阶变分方程为 :
∫ ∫ ∫ δΠ = σδε·d v + a εvδεv d v - Fδi ui ds (8)
v
v
SF
式中 : σ为等效应力 ; ε· 为等效应变速率 ; a 为罚因
子 , 一般情况下 a = 105 ～106 ; εv 为体积应变速率 。
对流 、热传导等具体的边界条件 , 经离散化处理 ,
最终得到方程 :
[ K]{ T} + [ C]{ T} = { Q}
(10)
式中 : [ C] , [ K] 分别为总体热容矩阵和总体热传
导矩阵 ; { T} , { T} 分别为温度向量和温度速率向
量 ; { Q} 为与导体内热源和边界换热条件有关的热
前后滑块用导杆 5 穿接 , 凹模 1 固定在前滑块 2 上 , 主缸活塞杆与后滑块 4 连接 , 后滑块 4 沿导 杆 5 与前滑块 2 可以相对运动 。当工作开始时 , 主
收稿日期 : 2008210224 ; 修订日期 : 2009201225 作者简介 : 孙继旺 (1978 - ) , 女 , 硕士研究生 电子信箱 : sun _ jiwang @1631 com
基于Deform曲轴预锻模膛的优化
关 键 词 ：曲 轴 ；Ｄ ｆｒ 软 件 ；预 锻 模 膛 ；飞 边 槽 ｅｏ ｍ
中 图 分 类 号 ：ＴＧ １ ３２ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｏ ｐ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｆｏ ｎｇ Ｄｉ ｎ Ｃｒ ｎ ｈ ｆ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆ Ｐｒ — ｒ ｅ ｏ ａ ｋｓ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ Ｄｅ ｏ ｍ ｓｄ ｏ ｆ ｒ
１ 曲轴模 型及 主 要 尺寸
本 研究 的曲轴属 于水 平分模 的四拐 曲轴 ， 有 带 ８个 平衡 块 ． 加 工 后 的 零 件 形 状 为 三 维模 型 ， 机 如 图 １ａ所 示 ， （） 主要 尺寸如 图 １ ｂ 所示 ． 曲轴质 量 （） 此 １ ． ｇ 总长 ４ ０ ５ｍｍ， ７ １ｋ ， ０ ． 总宽 １ ０ｍｍ． 衡块 高 ５ 平
ａ ｈｅ ｆ ｒ ｉ ｏ ｄ ｏ ｒ ｎ ｈａ ｔ ｎｄ ｔ ｏ ｇ ｎｇ ｌ ａ ｆ ｃ ａ ｋｓ ｆ ｗｅ ｅ ｓ ｕ ｅ Ｂｙ ａ ｉ ｅ ｓ ａ ｅ ｒ ｓｓ ａ ｃ ｔ ｈ ａ ｄ ｗａ ｌ ｎ ｔ ｒ ｔ ｄｉｄ． ｄｄ ｎｇ ｒ ａ ｏｎ ｂｌ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｄｉｃ ｎ ｌ ｏ ｈｅ
ｔ ． ３ ｍ ｍ ， ｈ ｃ ａ ｅ ｔｙ ｉ ｐｒ ｖ ｄ ｔ ｉｌｎｇ ｏｆｃ ａ ｏ１ ３ ｗ ｉ ｈ ｈ ｄ ｇｒ ａ ｌ ｍ ｏ ｅ ｈｅｆｌｉ ｒ ｎｋｓ ｆ ｌｎｃ ｏ ｋ ａ ｐｔｍ ｉｅ ｉ ｅ ｉ ｎｓ ｈａ ｔｂａ ａ ｅ ｂｌ ｃ ｎｄ ｏ ｉ ｚ ｄ ｄ ｍ ｎｓｏ
摘 要 ：利 用 Ｄ ｆｒ 软 件 ， 不 同 的 飞 边 槽 结 构 对 曲轴 预 锻 成 形 中坯 料 的 充 填 情 况 及 成 形 载 荷 的 ｅｏ ｍ 对
影 响进行 了分析 ． 通过 在 飞边槽 桥部 合 理增设 阻力 沟或 阻力墙 ， 使得 曲轴 预锻 模 膛 ｗ 平衡 块 未
基于DEFORM的整体半轴套管复合镦挤数值模拟
（ ） 挤成 形 ２镦 其 成形 工艺 （ １ 为 ： 图 ） 一次 加热 ～ 压型 一 冲 孔 一 正挤 一 二次 加热 一 镦 挤成 形 ［ 。 序 的主要 缺 点是底 ６工 ｊ 部必 须有 一定 的深 度 ， 否则 冲头 受力 过大 ， 易折 断或 容 变形 。 外很难 控 制壁 厚差 ， 品多 。 另 废 需要 二 次加 热 ， 能
作 者 简 介 ： 丽 军 （９ ８ ） 男 ， 教 ， 士 ， 要 研 究 方 向 ： 陈 １７ 一 ， 助 硕 主
材料加工 。
（ ）二次 镦挤制 坯 ＋ 反 挤 内孔 ３
万 能油 压机 上热 挤 压成形 ， 工艺 方 案 （ ２ 为 ： 其 图 ）
加 热 一 压 型 （ 次 镦 挤 ） 二 次 镦 挤 一 反 挤 内孔 成 一 一
根 据塑 性 成 形 的相 关 理 论 ， 先 确 定 了如 图 ３所 首 示 的工 艺方 案一 。
寸毛 坯 ， 第一条 自动 线上矫 正端 面和 正挤 压尾 部 ， 在 局 部加热 ， 二条 自动线模 锻法 兰 ， 第 局部感 应加 热 ， 最后
（ 夷 学 院 电子 工 程 系 ， 建 武 福 武 夷 山 ３４ ０ ） ５ ３ ０
摘要 ： 应用 Ｄ Ｆ Ｒ 软件对半轴套管成形过程进行数值模拟 ， ＥＯ Ｍ 分析了金属在成形过程中各种场量的变化， 对不同成形
方 案 金 属 流 动情 况 （ 填 充 性 ） 行 了预 测 ， 定 了最 优 的 成 形 工 艺 和 合 理 的 模 具 结 构 。研 究 结 果 能 够 用 来 指 导 工 艺 实 或 进 确 践 ， 而 缩 短 产 品 开 发 周期 ， 高 产 品质 量 。 从 提
时， 承受 着多 种复 杂 的交 变 应 力 。 因此 ， 求零 件 内部 要
DEFORM锻造模具 坯料和模具优化设计2
第四章坯料和模具优化设计4.1 引言上一章分析的是优化后的坯料和模具，本章将着重介绍坯料和模具的优化过程。
连杆坯料小端有一个深孔，高径比较大，如果坯料形状不合理、尺寸不足、或模具型腔不合理，坯料将难以冲满型腔。
如果坯料尺寸过大，又存在浪费的问题。
本章将从坯料金属流动方向、模具温度、应力分布、磨损程度分析，等方面分析坯料优化和模具型腔优化。
模具型腔优化设计，不仅保证坯料表面质量，还通过改变过渡圆角以降低模具应力和应力集中等，延长模具的使用寿命。
实验证明，优化后的坯料和模具，设计优秀，可以满足大规模工业化生产的需要。
4.2 坯料优化设计通过连杆每一部位的接触程度判断是否充型满，通过观察飞边分布及时做出坯料优化设计。
在经历了数十次的模拟，得到了一个飞边较少且能完整充型的坯料。
特别要说明的是，锤锻坯料由砂型铸造成型，再经预成型加工，晶粒已经得到了细化，避免了在终锻锻锤冲击下出现坯料打碎现象，锤锻遵循轻-重-轻的原则。
4.2.1材料流动分析——模具与毛坯设计初期改进。
表4.1显示的是金属流向（Velocity-Total vel(mm/sec)），为初期的毛坯设计，在锤锻模拟过程中出现了毛坯弯曲滑模现象。
表4.1 金属流向30步60步90步108步经过分析后认为：（1）由于模具和毛坯并不在同一个UG工作坐标系内，设计后导入Deform 后，导致毛坯大小端受力中心点未与模具大小端受力中心点校准，致使毛坯在模锻过程中，连杆大端受Y方向偏向力，使金属向Y轴方向偏移，需要再对模具和毛坯进行手动干涉定位。
（2）连杆大小端未同时与上下模具同时接触受力所致。
下图4.1中，红圈处毛坯未与模具接触。
图4.1 坯料和模具相对位置经分析得出结论：毛坯和模具在设计过程中需要保证模具和毛坯大小端都接触，这样才能保证受力平衡。
经改良后坯料和模具如图4.2所示。
图4.2 改进后的坯料和模具下图4.3的a、b分别显示的是大端金属第一锤和第二锤流向图，材料的流动方向一部分顺着上模的运动方向，一部分由中心向横向流动，在大端的上下内侧发现坯料的材料流动出现了与压缩方向相反的反向运动，对上模和下模之间的空缺进行填缺，最终冲满型腔，余料形成飞边。
基于Deform一3D的汽车零件冷挤压成形方案研究
万方数据
１８
锻 压技 术
第３５卷
格蕈划分时进行相应的体积补偿，设为５％。 （３）在成形方案Ｉ中，零件在进行反挤压成形
前，由于经过之前的正挤压，因此在挤压方向（Ｚ 轴）上发生了一定的偏移。为使模拟能够正常进行， 导入反挤压模具后，应修正零件与模具的位置关系 和接触关系。同时考虑到正挤压后，模型网格上的 各节点均存在速度，为了更接近实际牛产情况，须 将网格各节点的速度清零。另外，需莺新计算体积 补偿量，体积补偿方式不变睁∞］。
方案Ｉ：零件采用先进行正挤压，再进行反挤 压两步成形。采用直径为０２４ ｍｍ圆形坯料先进行 正挤压，将零件杆形部分挤出；再进行反挤压，将 零件杯形部分挤出，同时对杆形部分进行整形。
方案Ⅱ：零件进行复合挤压，一次成形。同样 采用直径为０２４ ｍｍ圆形坯料，但只对坯料进行一 次复合挤压，同时将零件杯形部分和杆形部分挤压 成形。
（１）由于采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件建立的几何模型 一个坐标轴上导入时也难免 有偏差。该问题在Ｄｅｆｏｒｍ中修改繁琐，故可先在 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ软件内对坯料几何模型与模具几何模型 进行装配，确定位置关系，再由装配体同时生成多 个ＳＴＩ。文件供Ｄｅｆｏｒｍ软件进行读取［６。８］。
根据挤压成形工艺可知，方案Ｉ较为容易获得 符合尺寸要求的零件，但因为是正反两步挤压，生 产效率受到一定的影响。方案Ⅱ与方案工相比，由 于只进行了一次挤压，故町节约时间，提高生产效 率。但零件进行复合挤压时，由于金属分别向两个 方向流动，且流动速度和流动的阻力都不相同，金 属必定更多地流向流动阻力较小的一侧，结果导致
基于数值模拟的半轴套管热挤压工艺优化
汽 车 锻造 业 的难 题 。设 计 模具 时对 每 一 个 工步 的变 形 量 分 配至 关 重 要 ，不 同的 分 配方 案 应 用 到 实际 生 产 中 往往 产 生 较 大 的差 异 ，运 用数 值 模 拟 技术 ，对
半轴套管的热挤压成形方式进行模拟 ，通过对金属
流 动 情况 、温 度 场 分布 ，采 用 不 同成 形 方 案时 的 锻
计 ，既具 备 实 用性 ，又具 有 科 研价 值 。
１ ． 提 出问题
图１ 为某半轴 套管的二维锻件 图样 。起 初 ，我
们采 用 １ １ ５ ｍｍ 规 格 的 实心 棒 料 进行 生 产 ，经过 连
形步骤 ，该段时 间内温度 损失不多 ，而到正挤管 部时温度 则大幅下 降，至正挤结 束时温度又下 降
造 力 大 小 等 参 数 进 行 分 析 研 究 ，从 而 进 行 优 化 设
２ ． 正挤压 过程数值模拟
（ １ ）正挤压工序的温度分析 图２ 为正挤压 工
序 的 几个 重 要 瞬 间坯 料 的温 度 分 布 情 况 。从 图２ ａ 到 图２ ｂ ，完 成 了从 击 穿锻 造 连 皮 到 切 出法 兰 的 成
多数半轴套管形状复杂并带有直径较 大的法兰 盘 ，且法兰直径 与管部直 径相差很多 ，一般需是导致 凸模 与工件 粘
连 的 原 因之 一 。
４ 个 工步 才 能 完 成 变 形 ，所 以 其 成 形 工 艺 一 直 是
（ ２ ）正 挤 压 工 步 应 将 套 管 杆 部 完 全 挤 压 成 形 ，但 实 际 生 产 过 程 中 阻 力 过 大 ，设 备 经常 达 到 临 界 载 荷 而 自动 回程 ，以 致 约 有 一 半 产 品杆 部 偏 短 从 而形 成 废 品 。
复合镦挤DEFORM数值模拟
基于DEFORM的半轴套管复合镦挤数值模拟姓名：张珍学号：123119304指导教师：张建专业：材料加工工程目录1 问题描述及分析 (2)2 三维建模与DEFORM模拟 (3)2.1 创建三维模型 (3)2.2 第一次复合镦挤 (3)2.3 冲通孔 (11)2.4 第二次复合镦挤 (14)3 后处理与结果分析 (16)3.1流动速度的分布规律 (16)3.2 等效应力的分布规律 (17)3.3坯料破坏的分布规律 (17)4.心得体会 (18)1 问题描述及分析半轴套管是汽车后桥上一个重要的保安件,工作时,承受着多种复杂的交变应力。
因此,要求零件内部组织致密,流线分布合理,抗疲劳强度高。
半轴套管成形工艺一直是汽车锻造业的难题之一。
半轴套管的加工工艺方案可分为四步，即下料、第一次复合镦挤、冲通孔和第二次复合镦挤，如图1所示。
a）下料 b)第一次复合镦挤c)冲通孔 d) 第二次复合镦挤图1 半轴套管复合镦挤模拟工艺方案用DEFORM软件进行模拟前,必须对挤压过程的工艺参数进行预设置,本次模拟中,材料采用的是45钢,始锻温度为1100℃,终锻温度为800℃。
摩擦模型采用的是塑性剪切摩擦,坯料的网格数为10000。
凸模预热到300℃,凹模预热到400℃。
运动速度为10 mm/s，坯料与凸模、凹模的摩擦是切应力摩擦，摩擦因数f=0.08。
2 三维建模与DEFORM模拟2.1 创建三维模型利用UG软件建立凸模、坯料和凹模的实体模型，如图所示，再将各个部件转化为STL格式。
图 2 半轴套管复合镦挤过程的三维实体图2.2 第一次复合镦挤1．创建新项目1）打开DEFORM软件，进入DEFORM主界面，单击按钮，更改工作目录。
2）单击按钮，进入项目对话框，选择“DEFORM preprocessor”，单击按钮，进入项目设置对话框，选择“Under problem homedirectory”，单击按钮，进入项目名称对话框，输入项目名“banzhoutaoguan”，单击按钮，进入DEFORM前处理界面。
半轴套管法兰预锻热挤压成形过程中凸模磨损规律研究
半轴套管法兰预锻热挤压成形过程中凸模磨损规律研究半轴套管法兰预锻热挤压成形过程中凸模磨损规律研究摘要：文章主要应用DEFORM-3D有限元软件对半轴套管法兰预锻热挤压成形过程进行数值模拟分析，分析凸模在热挤压过程中各阶段工艺参数对磨损量的影响规律，从而得到优化的凸模工艺参数。
得到的研究结果能够用来指导工艺实践，从而提高模具的寿命和产品质量。
关键词：半轴套管法兰；有限元分析；磨损中图分类号：U463.218+.6 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0190-20 引言半轴套管是汽车上一个重要的零部件，且工作的时候，承载着多种复杂的交变应力。
而半轴套管成形工艺一直是汽车锻造业的难题之一[1]。
模具磨损是影响寿命和产品质量的关键因素，尤其在高温时模具磨损而失效的情况超过70%。
因此，在热挤压过程中，如何减少磨损、避免局部磨损过大是目前的一个难点问题[2]。
热挤压的过程中，能够建立很好的成形工艺参数与模具磨损量的关系，就能够更好的指导模具设计和生产，这样能提高模具的使用寿命[3]。
本文就是采用DEFORM-3D数值模拟技术的方法对半轴套管法兰挤压凸模成形过程中的磨损状况进行模拟及分析，通过数值模拟结果从而得到可降低模具磨损量的工艺参数。
研究了模具初始温度与硬度、模具下压速度条件对磨损量的影响规律.1 半轴套管法兰模拟过程中参数设定我们采用Deform-3d软件基于热力耦合刚粘塑性有限元技术，将坯料视为刚粘塑性体，将上凸模和下凹模模具视为刚性体。
利用solidworks三维软件造型获得模具的结构和初始坯料的三维几何模型，之后导入到DEFORM-3D前处理模块中。
坯料材料为45号钢，坯料加热温度我们选用2000℃，材料模型为刚粘塑性流动应力模型 = （，T），这里的模具材料为H13，模具硬度HRC为46，初始温度300℃；外界环境温度为20℃，摩擦模型采用塑性剪切摩擦，摩擦系数为0.12，热传导系数为0.004，凸模的运行速度为10mm/s。
基于Deform-3D的某弹壳收口模具结构优化设计
基于Deform-3D的某弹壳收口模具结构优化设计
陈露;陈一进;丁福建;石禹
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2021()12
【摘要】分析某弹壳收口成形后在斜肩处出现的凹痕问题,提出方案并加以解决。
采用Deform-3D成形软件对收口成形过程进行有限元模拟,分析加工过程的应力和应变变化以及区域流线变化,结合材料流动等方面的相关知识对凹痕问题提出解决方案。
分析得出是收口模具设计的不合理,两次收口工序的下模尺寸一致,使得弹壳在二次收口工序的下模中处于不受力状态,在成形过程中由于局部受力过大和材料的流动不均匀导致了在弹壳斜肩处发生不均匀变形,使得凹痕缺陷产生,分析后选择改变一次收口的下模尺寸来解决问题,提出两种方案对模具进行结构优化。
对两种方案的模拟和生产结果进行比较,发现增大下模口部尺寸,保持下模锥度一致,能够使弹壳成形过程中各部位受力更加均匀,成形效果更好,凹痕缺陷改善更为明显。
【总页数】5页(P143-146)
【关键词】弹壳凹痕;收口;有限元模拟;模具结构优化
【作者】陈露;陈一进;丁福建;石禹
【作者单位】重庆嘉陵特种装备有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
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中金属的流动情况 ， 出了凹模 开裂 的原因为圆角结构过小导致应力 开裂 的结 论 ， 凹模结构进行 了优化 ， 化 得 对 优
后 的 结 构 不 仅 能 有 效 地 避 免 凹模 开 裂 ， 且 更 利 于 坯 料 成 形 和减 小 挤 压 力 ． 而
关键词 ： 半轴套管 ； 一次热挤 ； 力开裂 ； 应 结构优化
１ 半 轴 套 管 热挤 压 成 形 工 艺
某厂 重 型车用 半轴 套管 经 ３次热 挤压 、 冲连 皮孔 至最 终成 形 ， 图 １ 其 中 ， 一次 热挤 压 的模 具结 构 见 ． 第
示 意 图见 图 ２ 在 实 际生 产 中 ， 工 至 ２ ０件左 右 时 ， ． 加 ０ 凹模 就 会 在 图 中圆 圈 处 产 生开 裂 现象 ， 重影 响 严 了生产效 率 ， 生产 成本 大 幅增加 ． 使
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命 而热 挤压 是在 三 向压应 力状 态下 成形 ， 刮． 可得 到具 有 细小 等轴 晶粒 和 良好 金属 流线 的优 质产 品 ， 因此
提 出某重 型 汽车半 轴套 管成 形采 用成 型工 艺 ： 坯料一 一 次热 挤压一 二 次热挤 压一 三 次热挤 压一 冲连 皮． 但 在某 厂 的实 际生产 中发 现 ， 次挤 压 凹模 在生产 一 段 时 间后就 会 出现 开 裂 现象 ， 重 影 响生 产 ． 研究 采 一 严 本 用体 积成 形有 限元 分析 软件 Ｄ Ｆ Ｒ 对成 形过 程进 行模 拟 ， 析 开裂产 生 的原 因 ， 化模具 结构 ． ＥＯ Ｍ 分 优
收 稿 日期 ：０００ － ２ １－７０ ６ 基 金 项 目 ： 华 大学 科 研 基 金 资 助 项 目（ 管 理 科 ２ ０ －１ ． 北 校 ０ ９０ ） 作 者 简 介 ： 建 波 （ ９ １一）， ， 贾 １８ 男 助教 ， 士研 究 生 ， 硕 主要 从 事 金 属 压 力 加 工 研 究
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第 ｌ 卷 第 ５期 １
２１ ０ ０年 １ ０月
北 华大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
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文 章 编 号 ：０ ９４ ２ （０ ０ ０ －４ ７０ １０ －８２ ２ １ ）５０ ５ －３
中图 分 类 号 ： Ｇ ７ ． Ｔ ３ ６２ 文献标志码 ： Ａ
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汽 车半轴 套管 又称 汽车 轮毂 半轴 管 ， 是焊装 在 汽车 后桥 两端 用来 连接 车轮 和制动 鼓 的零件 ， 载很 大 承 的载荷 和复 杂 的交 变 应力 ， 因此 要求 半 轴 套 管 要 具 备组 织 致 密 、 属 流 线 分 布 合 理 、 疲 劳 强 度 高 等 特 金 抗 点 ． 半轴 套管 件长 、 内孔 深 、 加 工 ， 用 机 械 加 工 会 造 成 金 属 流 线 断 裂 ， 重 影 响 其 使 用 性 能 和 寿 难 采 严
基 于 Ｄ Ｍ 的 汽 车 半 轴 套 管 模 具 结 构 优 化 Ｆ Ｅ ＯＲ
贾建 波 ， 徐 岩 ， 丽 霞 ， 永 存 孙 裴
１２ ２ ） ３０ １
（ 华 大学 机械工程学院 ， 北 吉林 吉林
摘 要 ： 用 体 积 成 形 有 限次热 挤 压成 形 过 程 进 行 了模 拟 ， 析 了成 形 过 程 采 ＥＯ Ｍ 分