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看一看:体积成形过程物理模拟技术的研究及应用

发布时间:2021-11-18 03:54:19 阅读: 来源:拉马厂家

摘 要: 本文介绍了体积成形整体物理模拟技术的实行方案和主要技术要点,和将该项技术用于模拟研究曲轴等典型锻件的成形进程,测定了变形力、错移力和关键部位的应变散布,提出了优化工艺设计、提高锻件成形质量及减少模具和设备磨损的具体措施。关键词:体积成形;物理模拟;曲轴;应变场1 体积成形整体物理模拟技术在塑性加工进程中,为了研究新工艺、优化工艺参数、分析产品缺点及其产生缘由,预测工艺的可行性和变形力农村房屋违建拆除流程,常需要对成形进程进行模拟研究。本文作者研制的体积成形整体物理模拟技术方案如图1所示。图1体积成形整体物理模拟技术方案Fig.1The scheme of entire physical simulation for bulk forming

其主要技术要点以下:1)模拟材料采取高分子材料和以碳酸钙为主要填充材料的塑性泥。如图2所示。其中:曲线1用于模拟钢的热锻成形,曲线2用于模拟钛合金的热锻成形,曲线3用于模拟铝材在常温下的成形[2]。由于模拟材料对温度较敏感,模拟1般应在20C以上的温度下进行,并同时测定模拟材料的应力应变特性。图2模拟材料的应力应变曲线

2)专用实验台配有10个测力传感器和6个微型压力传感器及1个位移传感器, 3)测试和计算系统由16通道动态应变仪和计算机、数据搜集卡和图像处理系统组成。4)活动分析和应变计算采取3维网格和图像处理网格法。采取该项系统可以模拟测定铸造成形进程中的变形力、局部压力、错移力、压力中心、材料填充应变性能、成形件特殊部位的材料活动和应变散布和锻件缺点产生进程等。2 典型锻件成形进程的模拟研究2.1 某重要锻件的模拟研究该锻件形状复杂,技术要求高,成形难度大,现在使用的铸造技术是引进国外的专利技术。在实际生产中存在的主要问题是:设备偏载严重、错移力大、模具磨损快,锻件个别部位充填性能差并且容易产生折叠企业拆迁中如何计算经营损失。该锻件重18.6kg,毛坯尺寸为:Φ100*298mm。按1:1制坯并进行铸造模拟,模拟结果以下:终锻工序的铸造力如图3所示,模具的错移力如图4所示,锻件终锻工序易出现缺点部位的应变散布如图5所示。图3终锻工序的总变形力Fig.3The total deforming force during the final forging process

图4模具错移力Fig.4Offset force of die

图5终锻工序应变散布Fig.5Distribution of strain during the final forging

根据模拟测试计算结果得出以下结论:1)终锻工序的变形力为41300KN,最大载荷时的压力中心位置偏移量为:X:⑴2.5mm,Y:80mm。2)铸造进程中错移力的大小和方向都在变化,而且还存在很大的扭矩。模拟测定的最大错移力为1620kN。与实际模具的磨损部位和情况符合合。3)根据应变计算和活动分析可以看出:由于原工艺是采取方型毛坯,利用轴向局部墩挤成形的方法聚积金属。但现有工艺采取的是圆型毛坯,而制坯和预锻模膛没有相应修改,造成制坯工序中的材料聚积效果不好、预锻工序中活动不公道、铸造进程中金属充填情况不稳定。导致在这些部位充填不满或产生局部折叠,没法保证缎件的成形质量。根据上述研究分析,提出了具体改进措施,主要有以下几点:选择公道的坯料形状或公道设计制坯形状和模腔尺寸;局部修改预锻模腔和终锻模飞边房子征收跟人口有关系吗,保证多余金属的“顺流”;调解模具的安装位置,使压力中心与设备加载中心重合;公道设计模具的定位锁扣等。 依照上述改进措施来指导生产取得了较好的效果。2.2 某曲轴锻件的模拟研究该曲轴锻件曲拐之间夹角为120°,曲柄处带有平衡块且开档很窄,模锻工艺难度大,主要问题是平衡块上部不容易充满且锻模开档处易磨损、变形乃至折断。该锻件重25.98kg,毛坯重38.16kg,毛坯尺寸为Ф120X430mm。按1:1制坯并进行铸造模拟,模拟结果以下:终锻工序的铸造力如图6所示,模锻进程中模具的错移力如图7所示,图7a、b分别为沿模具轴向和垂直方向的错移力,最大载荷时的压力中心位置如图8所示,具体位置见图中P点,坐标为(12.6,⑷9.5)mm;终锻结束时曲柄处的应变散布如图9所示。图6力-位移曲线(纵轴比例1:527(kN))Fig.6 Force- displacement curve

(a)垂直轴线错移力(b)沿轴线错移力图 7错移力曲线(纵轴比例1: 5.86(kg))

图8模锻成形时压力中心P点的位置

图9终锻结束时的应变散布

3 结 论根据模拟测试结果得到以下结论:1)终锻工序的总变形力为60610kg,故该锻件宜在10t模锻锤上铸造成形。2)根据应变计算和活动分析。为了保证成形质量,开坯工序应保证平衡块处的用料,对原来的预锻工序应增加平衡块上部A处的体积,如图10所示。需重新设计预锻毛坯的形状和预锻模腔的尺寸和肯定毛坯的定位方式和位置。图10预锻工步的毛坯形状

3)根据错移力和压力中心的偏移量重新肯定模具型槽的排布并加大锻模沿锻件轴向的锁扣尺寸。根据上述实验和理论分析改进了模具和铸造工艺,并重新进行模拟实验得到了较为理想的结果。将改进措施用于指导生产,取得了较好的效果。实践证明,上述金属体积成形物理模拟技术对优化优化工艺进程分析、保证锻件质量、分析并改进模具和和设备的受力状态具有实用价值。参考文献[1]汪大年等.金属塑性成形原理.北京:机械工业出版社,1986 [2]曹着名,于德弘.金属高温塑性物理模拟材料制备及其性能.化工新型材料.2000,8:38~41[3]李尚建.金属塑性成形进程模拟.北京:机械工业出版社,1999[4]V K Jain,L E Matson.Physical Modeling of Metalworking Process.JMater Shaping Technol,1988,5:243~256于德弘E-mail:dhyu@xjtu.edu.cn作者简历:于德弘,男,1949年生,西安交通大学,博士生导师,研究方向为塑性加工新工艺与设备及成形进程模拟(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章