引言
#1[z;Mk0 sm 長期以來，成形工藝和模具的設(shè)計以及工藝過程分析主要的依據(jù)是積累的實際經(jīng)驗、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)理論。但由于實際經(jīng)驗的非確定性、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實效性，以及傳統(tǒng)理論對變形條件和變形過程進(jìn)行了簡化，因此，對復(fù)雜的模具設(shè)計往往不容易獲得滿意的結(jié)果，使得調(diào)試模具的時間長，次數(shù)多，甚至導(dǎo)致模具的報廢。通常情況下，為了保證工藝和模具的可靠與安全，多采用保守的設(shè)計方案，造成工序的增多，模具結(jié)構(gòu)尺寸的加大。現(xiàn)代成形加工與模具正朝著高效率、高速度、高精度、高性能、低成本、節(jié)省資源等方向發(fā)展，因此傳統(tǒng)的設(shè)計方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足要求。計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及工程實踐中對數(shù)值分析要求的日益增長，發(fā)展起來了有限元的分析方法。有限元自1960年CLOUGH 首次提出后，獲得了迅速的發(fā)展。下面我們共同討論有限元數(shù)值模擬分析技術(shù)。
m<{"}4' qz`rL#W] 1 、有限元數(shù)值模擬分析技術(shù)
09d9S`cS\ DVh) w}v 塑性成形的工藝設(shè)計和模具設(shè)計一直采用傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗、實驗方法。這種設(shè)計方法難以滿足制造工藝的要求。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和70年代塑性有限元理論的發(fā)展，許多塑性成形過程中很難求解的問題可以用有限元方法求解。
Nt~x&s (0OM "`j 有限元數(shù)值模擬技術(shù)用于檢驗工藝和模具設(shè)計的合理性已經(jīng)在冷鍛成形工藝領(lǐng)域得到了足夠體現(xiàn)。通過建模和合適的邊界條件的確定，有限元數(shù)值模擬技術(shù)可以很直觀地得到金屬流動過程的應(yīng)力、應(yīng)變、模具受力、模具失效情況及鍛件可能出現(xiàn)的缺陷情況。這些重要信息的獲得對合理的模具結(jié)構(gòu)，模具的選材、熱處理及成形工藝方案的最終確定有著重要的指導(dǎo)意義。
-(9O6)Rs$ ePEe?o4; 針對運用有限元數(shù)值模擬技術(shù)可用于檢驗工藝和模具設(shè)計的合理性，提出了一種由空心坯成形直齒圓柱齒輪的新工藝：預(yù)鍛分流區(qū)-分流終鍛，用三維有限元數(shù)值模擬進(jìn)行了有限元分析研究，得到了鍛造載荷-行程曲線以及整個成形過程的應(yīng)力、應(yīng)變、速度分布等，并與傳統(tǒng)的閉式鐓擠工藝模擬的結(jié)果進(jìn)行了比較。分析表明, 傳統(tǒng)的閉式鐓擠成形直齒圓柱齒輪，成形載荷大，不利于齒形的充填。采用預(yù)鍛分流區(qū)-分流終鍛新工藝，可以大幅度降低成形載荷，并明顯改善材料的充填性, 可以獲得齒形角部飽滿的齒輪。用三維大變形彈塑性有限元法對齒輪冷精鍛成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，對以閉式模鍛為預(yù)鍛和以閉式模鍛、孔分流及約束分流為終鍛的兩步成形模式的變形流動情況進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬分析。分析結(jié)果及工藝實驗表明在終鍛中采取分流,尤其是約束孔分流措施對于降低工作載荷和提高角隅充填能力等方面十分有效。
9OyN
