熱擠壓成形仿真關鍵技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、金屬塑性成形過程模擬是實現(xiàn)短周期內(nèi)，以較低成本設計出參數(shù)合理的模具，并制訂最優(yōu)的工藝參數(shù)，生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，它可以實時描述整個金屬塑性成形過程。而要成功實現(xiàn)擠壓成形工藝的過程模擬，依賴于許多因素，包括型材和模具尺寸、材料本構(gòu)關系、摩擦、溫度、擠壓速度、加熱長度等。 成熟的仿真分析技術可以有效地降低企業(yè)的設計和生產(chǎn)成本，并獲取許多常規(guī)試驗手段無法測得的數(shù)據(jù)，從而增強企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品的能力和在市場上的競爭能力。作者對河南南陽紅陽熱沖壓

2、鍛件廠進行了實地考察和調(diào)研，對該廠用熱擠壓方法生產(chǎn)的汽車半軸、支撐軸和掛車后橋進行虛擬仿真分析，驗證了體積成形有限元方法的可行性，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本，對實際工藝方案的設計起到了指導與借鑒作用，有助于企業(yè)綜合競爭力的提升。 本文分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，論述了剛塑性有限元理論，借助剛塑性有限元理論研究熱擠壓的成形過程，進行了如下方面的研究工作： (1)分析了金屬在高溫下的流動應力、應變特性和對溫度的敏感性，對高

3、溫金屬材料的本構(gòu)方程采用多元線性回歸的方法進行數(shù)值擬合，并借助數(shù)值擬合公式預測20Cr在高溫下的材料本構(gòu)方程，為后續(xù)汽車后橋的有限元分析所使用。 (2)利用二維有限元模擬軟件Deform2D對汽車半軸的熱擠壓成形工藝過程進行計算機模擬，通過分析擠壓過程中毛坯的預熱溫度、擠壓速度、摩擦系數(shù)對變形力和鍛件外形的影響，對擠壓生產(chǎn)提出了一組優(yōu)化工藝參數(shù)，與工廠現(xiàn)行加工工藝參數(shù)相同，驗證了體積成形有限元法的真實性。 (3)模擬汽車

4、支撐軸管兩步熱擠壓生產(chǎn)過程，并對汽車軸管熱擠壓的工藝方案和工藝參數(shù)進行分析和優(yōu)化，得到理想的支撐軸外形。采用本文所述的兩步成形熱擠壓工藝不僅可以節(jié)約材料，同時也可以節(jié)約工時，提高生產(chǎn)效率。 (4)采用薄壁鋼管毛坯來實現(xiàn)汽車后橋的成形，成形的不可預測性很大，在工廠的實際試驗中，也經(jīng)常出現(xiàn)金屬堆料現(xiàn)象而導致擠壓過程無法順利進行。本文模擬、研究了汽車后橋橋殼的兩步成形。分別研究了加熱長度、摩擦和擠壓速度等因素對汽車后橋成形的影響，采用