汽车六角球头冷锻工艺优化与数值仿真

发布时间：2025-03-19 22:03

　　 冷锻成形工艺是一种少无切削的净近成形工艺,以其精度高、生产效率高、低耗节能等优点,大量使用在汽车零配件的生产。六角球头销是汽车转向系统中的关键零件,其六角成形的质量直接影响到产品的使用性能。本文针对六角一次成形发生镦锻失稳问题,基于金属塑性成形理论,分析在镦锻过程中的金属流动,提出采用预成形工艺。根据产品结构,提出了大V锥形、锥形、锥六角形三种预成形工艺方案,采用DEFORM-3D对六角头成形方案进行数值仿真。为了得到最优参数,通过建立优化数学模型,对数值仿真获取的应力应变、损伤值分布、载荷进行优化得到最优方案。结合有限元数值分析对比分析三种方案,得到了预成形为锥形的成形效果最好,材料流动更为合理。经生产试验证明,通过预成形为锥形生产的六角头充填饱满,无不良缺陷,对生产同类型的成形工艺具有一定的参考价值。

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【部分图文】：

图1 六角球头销零件图(单位:mm)

本文六角球头销的零件图,如图1所示,材料为SWRCH35K,其力学性能见表1。根据零件特性,零件成形主要分为六角头成形与球头成形。利用金属成形体积不变原理,得到六角头一次成形的高径比为5.47,远大于冷镦锻失稳极限2.5[13]。根据零件结构特点,考虑到六角头成形困难,先预成形再....

图2 镦锻时的变形

对镦锻成形进行分析,如图2所示。Ⅰ区为难变形区,处于三向压应力状态,毛坯与模具相接触处的阻力要大于非接触处阻力,由金属塑性变形理论最小阻力定律可知,金属先沿最小阻力处成形。毛坯先向凹模的端面流动,随着冲头的下移与模具之间的相互作用,毛坯径向流动成锥形。Ⅱ区为大变形区,金属轴向变形....

图3 六角头成形方案(单位:mm)

式中:i为成形工艺方案的第i个工序;φi,j为成形工艺方案的某个参数的数值;φj-ave为成形工艺方案的某个参数的平均值。3有限元模型的建立

图4 载荷分布

图4(d)、(e)、(f)分别为方案1、2、3的镦锻的载荷分布,从图中可以看出,方案2的成形载荷192kN最小,方案3的成形载荷297kN最大。由于预成形的形状不一样,导致成形充填模具的过程不一样,成形质量也不一样。方案1由大倒锥型开始成形,先成形底部圆角,再不断往外扩展,当....

本文编号：4036918