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.。

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
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
【相关文献】
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
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
【相关文献】
1.基于Deform的刮板锻造工艺及模具设计研究 [J], 王凡;王力爽
2.基于DEFORM大型筒体件锻造工艺改进方面的研究 [J], 何利东;李海荣;张泽磊
3.基于Deform的盘毂锻造模具设计 [J], 王玉红;马廷威;赵启蒙
4.基于DEFORM的甘蔗破碎机锤杆锻造工艺分析及模具设计 [J], 赖思琦
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
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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