王一凡 張 銳 徐恒秋

1.長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022；2.長(zhǎng)春設(shè)備工藝研究所，吉林 長(zhǎng)春 130022

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鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析及應(yīng)用

王一凡1，2張 銳1，2徐恒秋1，2

1.長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022；2.長(zhǎng)春設(shè)備工藝研究所，吉林 長(zhǎng)春 130022

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，科學(xué)技術(shù)的不斷普及，人們的生產(chǎn)生活越來(lái)越便利化。正是由于科學(xué)技術(shù)的不斷普及，特別是在科技基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的仿真技術(shù)越來(lái)越受到生產(chǎn)者的注意。在新時(shí)代，如何才能促使有限元模擬仿真技術(shù)得到進(jìn)一步的推廣，從而達(dá)到促進(jìn)生產(chǎn)者能夠高效率進(jìn)行生產(chǎn)，促進(jìn)資源的合理利用。本文結(jié)合工人多年的學(xué)習(xí)和實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)鋁合金旋壓塑性成形的有限性模擬進(jìn)行分析，希望能夠?qū)τ邢拊M仿真技術(shù)的發(fā)展起到推動(dòng)作用。

鋁合金；旋壓；有限元模擬

科學(xué)技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)工作之中極大的便利了生產(chǎn)活動(dòng)的開展以及對(duì)資源的合理配置和利用，對(duì)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析及運(yùn)用進(jìn)行淺析，一方面可以豐富對(duì)有限元模擬相關(guān)領(lǐng)域的理論體系，另一方面可以強(qiáng)化對(duì)有限元模擬仿真技術(shù)的重視，不斷促使有限元模擬仿真技術(shù)的推廣和使用，對(duì)生產(chǎn)起到引領(lǐng)性的作用。使企業(yè)能夠通過(guò)使用有限元仿真技術(shù)促使其能夠縮短生產(chǎn)周期，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高資源的可利用率，進(jìn)而促使生產(chǎn)企業(yè)更加重視對(duì)科技研發(fā)的力度，不斷實(shí)現(xiàn)企業(yè)的創(chuàng)新性發(fā)展。

一、鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析

(一)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于有限元模擬數(shù)值的計(jì)算以及精確度在不斷的完善。通過(guò)有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，不斷提升有限元模擬的精確度。但是在鋁合金旋壓塑性成形的過(guò)程中，盡管有限元模擬計(jì)算的結(jié)果相對(duì)精確，但是由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的溫度的不可測(cè)性，特別是鋁合金在溫度有10攝氏度的變化的時(shí)候，使得鋁合金的流動(dòng)場(chǎng)的分布就會(huì)形成極大的反差。除了有限元模擬的計(jì)算結(jié)果不能夠完全套用到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所之外，對(duì)于鋁合金旋壓塑性成形的過(guò)程中還會(huì)引起鋁合金模具發(fā)生起皺、斷裂的現(xiàn)象，在有限元模擬的過(guò)程中對(duì)于起皺、斷裂的現(xiàn)象是可以進(jìn)行預(yù)測(cè)和規(guī)避的。在實(shí)驗(yàn)完成之后還會(huì)出現(xiàn)鋁合金成形之后由于卸載的工序而出現(xiàn)的回彈的現(xiàn)象，有限元模擬也可以使得回彈現(xiàn)象趨減到最小。在鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬的過(guò)程盡管有些誤差是不可避免的，但是通過(guò)對(duì)有限元模擬仿真技術(shù)的使用，可以有效避免可控失誤的發(fā)生，從而達(dá)到縮短制作周期，節(jié)省人力物力的效果，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中起著舉足輕重的作用。

(二)旋壓成形加工工藝

鋁合金旋壓就是利用了鋁合金能夠在高溫、高壓下能夠進(jìn)行塑性流動(dòng)，進(jìn)而鍛造成所需要的產(chǎn)品。對(duì)鋁合金旋壓成形首先需要建立有限元模擬模型，根據(jù)金屬材料的特性、產(chǎn)品的要求，利用物理、數(shù)學(xué)等知識(shí)建立一種有限元模擬計(jì)算進(jìn)而能夠很好的對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行調(diào)控。在鋁合金旋壓塑性成形的生產(chǎn)過(guò)程中所采用的旋壓工藝是將強(qiáng)力旋壓與普通旋壓相結(jié)合，對(duì)鋁合金進(jìn)行可塑性和流動(dòng)性的塑性重塑。由于鋁合金與其他的鋼材相比，鋁合金的塑性較差的特點(diǎn)，所以在對(duì)鋁合金進(jìn)行旋壓是要特別注意對(duì)旋輪與模具之間的間隙要合理，如果旋輪與模具之間的間隙過(guò)小，那么會(huì)致使產(chǎn)品的壁厚變薄，而旋輪與模具之間的間隙過(guò)大時(shí)，又會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品壁出現(xiàn)斷裂的情況，無(wú)論過(guò)小還是過(guò)大都會(huì)對(duì)成品的壁厚的均勻性也會(huì)產(chǎn)生不利影響。除此之外，還要注意對(duì)模具的表面的粗糙程度進(jìn)行控制。旋壓成形加工工藝需要對(duì)鋁合金的特性進(jìn)行分析，在使用旋壓技術(shù)過(guò)程，需要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都要謹(jǐn)慎行之，才能獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的成品。

(三)采用有限元模擬的優(yōu)勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的研發(fā)和使用都在便利著人們的生活、生產(chǎn)方式。有限元模擬在生產(chǎn)中的應(yīng)用可以通過(guò)對(duì)比有限元模擬數(shù)值與實(shí)際作業(yè)差別，不斷對(duì)有限元模擬的設(shè)計(jì)功能進(jìn)行全方位的完善，通過(guò)不斷的完善，可以減少設(shè)計(jì)成本，能夠縮短設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)。通過(guò)模擬各種試驗(yàn)方案，在產(chǎn)品正式大規(guī)模生產(chǎn)之前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，并不斷完善設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的效果。在生產(chǎn)成品的作業(yè)中，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以降低對(duì)材料的浪費(fèi)，還可以減少對(duì)試驗(yàn)時(shí)間以及經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)，節(jié)約生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

二、鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬應(yīng)用

(一)有限元模擬的應(yīng)用

有限元模擬仿真技術(shù)在信息時(shí)代的實(shí)用性極為廣泛，有限元模擬可以使用有限的、相互關(guān)聯(lián)的單元對(duì)無(wú)限復(fù)雜的物體進(jìn)行模擬，通多建模分析并計(jì)算出相應(yīng)的結(jié)果，使得復(fù)雜工程問(wèn)題簡(jiǎn)單化。而且由于在有限元模擬的過(guò)程中采用了計(jì)算機(jī)編制的軟件，這樣還可以使得工程問(wèn)題得到規(guī)范化的解決，有利于生產(chǎn)者在生產(chǎn)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)資源的共享化，也可以促使生產(chǎn)者在相互合作的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)換代。有限元模擬的應(yīng)用由于采用了科技手段得以更好的實(shí)現(xiàn)推廣和更新。

(二)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬應(yīng)用范圍廣

隨著科技不斷應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域，極大的推動(dòng)了生產(chǎn)的高效率化。鋁合金旋壓塑性成形只是有限元仿真技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分，除此之外，有限元分析在冶金、航空領(lǐng)域、國(guó)防軍工、能源等各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著中重要的作用。在一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的把控，這時(shí)對(duì)有限元模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加注重。有限元技術(shù)并不是完美無(wú)缺的，但是其優(yōu)勢(shì)也是顯而易見的，在信息時(shí)代，可以促使企業(yè)在對(duì)有限元模擬運(yùn)用技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)資源共享，不斷推進(jìn)企業(yè)朝著知識(shí)化、技術(shù)化的方向發(fā)展，突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)瓶頸，不斷實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

三、小結(jié)

本文結(jié)合個(gè)人多年的工作和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要從鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬現(xiàn)狀、旋壓成形加工工藝以及采用有限元模擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)等三個(gè)方面對(duì)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬進(jìn)行了分析，并對(duì)有限元模擬的應(yīng)用展開了簡(jiǎn)要的論述。目前，有限元仿真技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中雖然不能做到完美，但是能夠極大的為企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)約成本，提高企業(yè)效益。由于個(gè)人所學(xué)知識(shí)和閱歷的局限性，未能夠做到面面俱到，但是希望通過(guò)本文能夠引起廣大學(xué)者及企業(yè)對(duì)有限元仿真技術(shù)的進(jìn)一步關(guān)注，不斷促進(jìn)有限元技術(shù)的進(jìn)一步完善，促進(jìn)社會(huì)資源的合理分配。

[1]許翠芳，張棟.大型立式強(qiáng)力數(shù)控旋壓機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)[J].航空制造技術(shù)，2012(09).

[2]黃亮，楊合，詹梅，胡莉巾.旋輪參數(shù)對(duì)鋁合金分形旋壓的影響規(guī)律[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2009(02).

[3]牟少正，韓冬.有色金屬旋壓技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].航天制造技術(shù)，2008(04).

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