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Abaqus/Explicit：ALE自適應網格方法的具體操作步驟幾何模型幾何模型采用Lippmann(1979)提出的標準測試案例，并在“圓柱體坯料的鐓粗：耦合溫度-位移與絕熱分析”中定義。它是一個圓形坯料，長度為30mm，半徑為10mm，在兩個定義為完全粗糙的平坦剛性模具之間被壓縮。為軸對稱模型，并且由于坯料的中間面是一個對稱平面，因此只包含了坯料的上半部分。

正式模鍛工藝方案設計依據鍛件、沖孔連皮和飛邊的總體積，加上金屬的加熱燒損率計算出所需坯料體積，再根據坯料在鐓粗時不致產生彎曲現象以及備料方便，按照坯料長度與直徑最大鐓粗比計算出坯料規格直徑最小為φ255mm。根據對模鍛初始工藝方案坯料定位的分析以及低成本采購坯料的考量，結合下模型腔結構，經過分析論證坯料直徑規格調整為φ260mm，依據此直徑規格及坯料定位要求重新設計的內孔結構如圖3所示。

輥鍛輥鍛是指用一對相向旋轉的扇形模具使坯料產生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。圖14　輥鍛示意圖輥鍛變形原理如上所示。輥鍛變形是復雜的三維變形。大部分變形材料沿著長度方向流動使坯料長度增加，少部分材料橫向流動使坯料寬度增加。輥鍛過程中坯料根截面面積不斷減小。輥鍛適用于軸類件拔長，板坯輾片及沿長度方向分配材料等變形過程。

圖9 方案三鍛造模擬圖圖10 方案三等效應變圖結論 ⑴對于不同類型大小的坯料，成形后的塑性變形區都是相似的，坯料的形狀對塑性變形區的分布影響較小。 ⑵坯料尺寸在r=36mm，h=117mm 時成形效果最好。 ⑶改變坯料尺寸能有效的改變坯料在成形中的流動，坯料的形狀對成形有較大的影響，合理的選用坯料尺寸可以提升成形效果。

2 建立對象添加2個對象，分別為坯料和感應線圈。2.1 坯料設置坯料由于考慮熱應力，故設置成彈塑性體，材料選擇AISI-1080。需要注意的是計算感應加熱時，坯料和線圈均需要設置電/磁參數。另外，計算熱處理相轉變需要有各個相以及相轉變熱力學、動力學模型。導入坯料幾何模型，本次通過文件方式導入。

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鍛件，再將杯狀預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，最后將旋壓件機加工、涂裝成成品，具體過程如圖2所示。

⑵坯料從分模面處垂直放入下模型腔，如圖3(b)所示。⑶坯料放入模具型腔后，上模開始下行，對坯料進行鐓粗，運行至與分模面接觸。一般上模采用壓力控制方式，以保證金屬充填型腔及上模不脹模，如圖3(c)所示。⑷垂直沖頭下行對金屬進行擠壓，擠壓到位后，鍛件垂直孔腔成形結束，如圖3(d)所示。

對于旋壓封頭，壓鼓過程中，坯料受到壓鼓頭的不斷捶打，減薄量比沖壓封頭更大，壁厚均勻性較差。只要工藝控制得當，工藝減薄是可控的。出現減薄超標的主要原因有：一是壓邊圈壓力過大，坯料拉伸自由度小；二是坯料和模具光潔度差、潤滑劑效果不佳，造成坯料拉伸阻力大，拉伸效果差；三是壓鼓工藝控制不好導致壁厚減薄不均。

案例中彎管模具以及坯料尺寸皆根據該論文進行建模，論文中未提及的尺寸信息，筆者根據自身過往經驗自行設定。 建 模：零部件定義：共五個組件，除坯料外，全部設置為離散剛體，解析剛體也可，這里以離散剛體為例。材料屬性：剛體不需要設置材料，坯料材料屬性需要設置彈性模量，應力應變數據以及密度（采用隱式動力學可不設置密度參數）。

自由鍛是用簡單、通用性工具，或者在鍛造設備上、下砧之間直接對坯料施加外力，使坯料變形，而獲得所需的鍛件幾何形狀及內部質量的鍛造方法。模鍛則是在鍛造設備上利用模具使坯料變形而獲得外形相對復雜鍛件的鍛造方法。胎模鍛是介于自由鍛和模鍛之間的鍛造成形方式，在自由鍛設備上利用不固定的簡單模具鍛造模鍛件的方式。

圖6所示是坯料的溫度場分布云圖，從圖6中可知坯料在與工模具接觸處雖然有摩擦熱的產生，但由于模具的溫度比坯料的低，且較易向空氣中散熱，所以溫度升高幅度不大，甚至溫度降低。擠壓筒中部和分流孔中部由于劇烈變形而產生的塑性變形熱難以擴散，所以溫度升高幅度較大。在工作帶處變形最為劇烈，溫度最高。

鍛造坯料下料長度為φ300mm×(623±3)mm，坯料倒角R15mm。鍛造設備為40MN油壓機，鍛造加熱采用普通的箱式電爐，控溫精度為±10℃，坯料到溫裝爐。為防止變形熱的急劇上升，要求操作的過程中控制鐓粗或整體壓扁的壓下間隔時間、壓下量和采用中等變形速率。

圖4 超越離合器齒輪擠壓件的立體圖 ⑴由于坯料和模具結構特點，選取坯料和模具的1/4 進行模擬，可以減小模擬的運算量； ⑵坯料和模具由SolidWorks 軟件保存step 文件導入后，劃分網格毛坯的單元數13196 個，結點數6600 個； ⑶材料：選用材料20 鋼； ⑷邊界條件為常摩擦模型，模具用的潤滑劑MoS 2，摩擦因子0.5； ⑸壓機速度為

對于旋壓封頭，壓鼓過程中，坯料受到壓鼓頭的不斷捶打，減薄量比沖壓封頭更大，壁厚均勻性較差。只要工藝控制得當，工藝減薄是可控的。出現減薄超標的主要原因有：一是壓邊圈壓力過大，坯料拉伸自由度小；二是坯料和模具光潔度差、潤滑劑效果不佳，造成坯料拉伸阻力大，拉伸效果差；三是壓鼓工藝控制不好導致壁厚減薄不均。

偏移往往出現在沖壓件的彎曲工序，在沖壓加工的彎曲過程中，坯料沿凹模圓角滑移時會受到磨擦阻力，由于坯料在各邊所受的摩擦力不等，在實際彎曲時可能使坯料向左或向右偏移造成制件邊長不合要求。 五金沖壓件生產廠家為防止沖壓件彎曲過程中發生偏移，常會采用壓料裝置來預防。彎曲加工時，壓料裝置將坯料的一部分壓緊從而不能移動，另一部分則逐漸彎曲成形。

2 建立對象添加3個對象，分別為坯料和上下模。2.1 坯料設置坯料由于考慮熱應力，故設置成彈塑性體，材料選擇AISI-1045-trans。需要注意的是計算感應加熱時，坯料和線圈均需要設置電/磁參數。另外，計算熱處理相轉變需要有各個相以及相轉變熱力學、動力學模型。導入坯料幾何模型，本次通過文件方式導入。