冷鍛成形工藝是一種少無切削的凈近成形工藝,以其精度高、生產(chǎn)效率高、低耗節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),大量使用在汽車零配件的生產(chǎn)。六角球頭銷是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件,其六角成形的質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的使用性能。本文針對六角一次成形發(fā)生鐓鍛失穩(wěn)問題,基于金屬塑性成形理論,分析在鐓鍛過程中的金屬流動,提出采用預(yù)成形工藝。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提出了大V錐形、錐形、錐六角形三種預(yù)成形工藝方案,采用DEFORM-3D對六角頭成形方案進(jìn)行數(shù)值仿真。為了得到最優(yōu)參數(shù),通過建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,對數(shù)值仿真獲取的應(yīng)力應(yīng)變、損傷值分布、載荷進(jìn)行優(yōu)化得到最優(yōu)方案。結(jié)合有限元數(shù)值分析對比分析三種方案,得到了預(yù)成形為錐形的成形效果最好,材料流動更為合理。經(jīng)生產(chǎn)試驗證明,通過預(yù)成形為錐形生產(chǎn)的六角頭充填飽滿,無不良缺陷,對生產(chǎn)同類型的成形工藝具有一定的參考價值。

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【部分圖文】：

圖1 六角球頭銷零件圖(單位:mm)

本文六角球頭銷的零件圖,如圖1所示,材料為SWRCH35K,其力學(xué)性能見表1。根據(jù)零件特性,零件成形主要分為六角頭成形與球頭成形。利用金屬成形體積不變原理,得到六角頭一次成形的高徑比為5.47,遠(yuǎn)大于冷鐓鍛失穩(wěn)極限2.5[13]。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮到六角頭成形困難,先預(yù)成形再....

圖2 鐓鍛時的變形

對鐓鍛成形進(jìn)行分析,如圖2所示。Ⅰ區(qū)為難變形區(qū),處于三向壓應(yīng)力狀態(tài),毛坯與模具相接觸處的阻力要大于非接觸處阻力,由金屬塑性變形理論最小阻力定律可知,金屬先沿最小阻力處成形。毛坯先向凹模的端面流動,隨著沖頭的下移與模具之間的相互作用,毛坯徑向流動成錐形。Ⅱ區(qū)為大變形區(qū),金屬軸向變形....

圖3 六角頭成形方案(單位:mm)

式中:i為成形工藝方案的第i個工序;φi,j為成形工藝方案的某個參數(shù)的數(shù)值;φj-ave為成形工藝方案的某個參數(shù)的平均值。3有限元模型的建立

圖4 載荷分布

圖4(d)、(e)、(f)分別為方案1、2、3的鐓鍛的載荷分布,從圖中可以看出,方案2的成形載荷192kN最小,方案3的成形載荷297kN最大。由于預(yù)成形的形狀不一樣,導(dǎo)致成形充填模具的過程不一樣,成形質(zhì)量也不一樣。方案1由大倒錐型開始成形,先成形底部圓角,再不斷往外擴(kuò)展,當(dāng)....

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