Simufact用于鍛造輪轂工藝研究

仿真客

鋁合金旋壓輪轂具有重量輕 ,強(qiáng)度高 ,壽命長(zhǎng) ,表面光潔 ,機(jī)械加工余量少等優(yōu)點(diǎn) ,而旋壓工藝過(guò)程復(fù)雜 ,影響因素多 ,造成實(shí)際旋壓加工中工藝參數(shù)和工裝的選擇和調(diào)試較為困難。 Simufact.forming軟件可以提前判斷旋壓工藝的可行性及合理性（旋壓件的應(yīng)力應(yīng)變 ,厚度尺寸變化 ,旋壓力變化情況） ,為旋壓產(chǎn)品的研制提供重要參考。

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖1

圖1 鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)

鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)如圖 1所示，材料為 6061鋁合金，直徑為 ? 669mm，高度為 278mm。由于鋁合金輪轂尺寸較大，鍛造成形過(guò)程復(fù)雜，采用一次性鍛造成形通常需要較大的成形力且材料填充不飽滿，需要增加一道預(yù)鍛工序。預(yù)鍛成形可以有效降低金屬回流和防止起皺，保證零件的成形質(zhì)量，另外增加預(yù)鍛工序可以減少一次性變形程度，有利于降低成形載荷，使金屬填充飽滿，并且可以減少模具零件的損傷，延長(zhǎng)模具使用壽命。將直徑為 ?669mm、高度為 52mm的圓形坯料加熱以提高材料塑性，再采用反擠壓的方式將坯料擠成杯狀預(yù)鍛件，再將杯狀預(yù)鍛件鍛成碗狀終鍛件，然后將該碗形終鍛件作為旋壓坯料與加熱坯料，旋壓成旋壓件，最后將旋壓件機(jī)加工、涂裝成成品，具體過(guò)程如圖 2所示。

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖2

圖2 輪轂法蘭盤(pán)鍛造工藝

輪轂法蘭盤(pán)有限元建模

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖3

圖3 預(yù)鍛模型

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖4

圖4 終鍛模型

simufact軟件中進(jìn)行處理，采用 Ringmesh模式對(duì)坯料進(jìn)行網(wǎng)格劃分。零件材料為 6061鋁合金，模具材料為 H13鋼，預(yù)鍛、終鍛時(shí)坯料溫度設(shè)置為 400℃，模具溫度設(shè)置為 350℃；摩擦類型采用剪切摩擦，摩擦因數(shù)取 0.3。首先對(duì)預(yù)鍛過(guò)程進(jìn)行模擬，再將預(yù)鍛件及相關(guān)信息導(dǎo)入終鍛過(guò)程，作為終鍛過(guò)程坯料，進(jìn)行終鍛模擬，結(jié)果如圖 5所示。

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖5

圖5 終鍛過(guò)程等效應(yīng)變分布

工藝參數(shù)優(yōu)化

采用 Simufact，可以進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化研究，比如，模具溫度，胚料溫度，鍛成型時(shí)上模下壓速度，摩擦系數(shù)等。

Simufact用于鍛造輪轂工藝研究的圖6

經(jīng)分析得出，預(yù)鍛過(guò)程中影響程度主次關(guān)系為模具溫度 T>上模下壓速度 V>坯料溫度 t>摩擦因數(shù) f。終鍛過(guò)程中，影響程度最大的為模具溫度 T，上模下壓速度 V、摩擦因數(shù) f、坯料溫度 t影響程度相近。預(yù)鍛坯料溫度最佳為 500℃，但 6061鋁合金超過(guò) 550℃會(huì)有過(guò)燒的危險(xiǎn)，因此通過(guò)對(duì)坯料溫度 K值的比較分析，坯料溫度選擇 400℃；終鍛時(shí)，最優(yōu)摩擦因數(shù)為 0.1，但是鍛壓過(guò)程始終在較高的溫度下，材料軟化，摩擦因數(shù)會(huì)增大，最后選擇的摩擦因數(shù)為 0.2。綜上所述，根據(jù)平均值 K，結(jié)合實(shí)際預(yù)鍛工藝參數(shù)：模具溫度 450℃、坯料溫度 400℃、下壓速度 0.1mm/s、摩擦因數(shù) 0.2；終鍛工藝參數(shù)：模具溫度 450℃、坯料溫度 400℃、下壓速度 1mm/s、摩擦因數(shù) 0.2，對(duì)上述 2組參數(shù)進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示，終鍛時(shí)最大成形力為 66000kN，符合生產(chǎn)要求，相對(duì)于優(yōu)化前的 80000kN，下降了 20%。

文章來(lái)源：SH赫普

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