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锻造成型计算机模拟

文章来源:sjzwx 更新时间:2015-02-05 09:48:23

    计算机模拟分析采用刚粘塑性有限元法,上模和下模视为刚体,坯料视为刚塑性体。几何模型由Pro/E三维造型App生成,然后形成STL格式文件,由模拟AppDEFORM3D读取。模拟过程中坯料的初始加热温度为1150℃,上下模预热温度250℃,坯料与锻模有热交换。模具和坯料之间的接触为常剪应力摩擦,摩擦因数为0.3。坯料初始网格数200000,材料42CrMo和20CrMnMo。上模速度设置为450mm/s,行程200mm。在楔块锻造模拟过程中发现,楔块底面的凹槽两端在成型过程中金属流动比较复杂,在刚开始成型时模具楔入坯料,此处金属与模具之间的间距比较大,最终打靠时很高的三向压应力迫使金属充填先前存在的空隙,这样金属汇流容易造成折叠。模拟结果如图2所示,而实际情况如图3所示,尤其是在坯料的宽度比较小的情况下出现折叠的概率比较高。实际生产中再现了这一情况,采取了出坯时严格控制宽度尺寸的措施,减少广锻件的报废在中心楔块锻造模拟中,起初考虑其前部叉口部位尺寸变化不太剧烈,采用出方坯后直接终锻成型以节省预锻工序。但模拟结果如图4所示,在中心楔块底部有少许飞边形成时,叉部的顶端还未充满,阒圈部位还有折叠(图4、后改变工艺方案,用方坯进行卡压,预先分配材料,这样终锻时坯料也比较容易定位。模拟结果如图5所示,但坯料在叉口部位不容易充满,这主要是由于卡压模膛的底部深,前部浅,材料预分配不足。最后将出坯形状改为阶梯状,较好地解决了这个问题。最终优化后的精锻成型工艺路线如图6所示.

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