馬秀花

【摘 要】以殼體為研究對(duì)象，通過(guò)分析計(jì)算殼體的成形工藝，設(shè)計(jì)出殼體冷擠壓成形的模具。應(yīng)用Deform-3D塑性成形軟件進(jìn)行冷擠壓工藝模擬，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)工藝和模具的正確性，并分析了工件在擠壓過(guò)程中的擠壓力變化和金屬流動(dòng)規(guī)律，為殼體零件擠壓成形奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】殼體;冷擠壓;DEFORM-3D

中圖分類號(hào)： TG376.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）03-0049-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.018

Cold extrusion process analysis of the shell based on Deform-3D

MA Xiu-hua

（Yangtze University College of Technology & Engineering， Jingzhou Hubei 434020， China）

【Abstract】Taking the shell as the research object， the die for cold extrusion forming of the shell was designed by analyzing and calculating the forming process of the shell. Deform-3D plastic forming software was used to simulate the cold extrusion process. The correctness of the design process and die was verified. The extrusion force change and metal flow rule during the extrusion process were analyzed， which laid the foundation for shell parts extrusion forming.

【Key words】Shell; Cold extrusion; DEFORM-3D

0 前言

金屬擠壓成型是一種少無(wú)切削技術(shù)，利用模具的壓力使模腔內(nèi)的金屬毛坯產(chǎn)生塑性流動(dòng)（變形），獲得所需形狀的擠壓件[1]。冷擠壓成形過(guò)程中金屬與模具之間存在很大的摩擦力，造成金屬變形大，應(yīng)力分布不均勻，內(nèi)圓弧處極易出現(xiàn)折疊現(xiàn)象在實(shí)踐中靠經(jīng)驗(yàn)去優(yōu)化模具的效率低，精度無(wú)法保證[2-3]。本文以如圖1所示的殼體為研究對(duì)象，采用擠壓成型技術(shù)對(duì)該殼體進(jìn)行加工。通過(guò)Deform-3D有限元分析軟件進(jìn)行冷擠壓的仿真和分析，為實(shí)際冷擠壓模具設(shè)計(jì)和擠壓工藝優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1 復(fù)雜殼體成形過(guò)程的有限元仿真

Deform-3D軟件是在一個(gè)集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性進(jìn)行模擬仿真分析。幾何模型的生成可以在SolidWorks等三維建模軟件中實(shí)現(xiàn)，再通過(guò)CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口輸出為STL文件格式，然后導(dǎo)入到DEFORM-3D中進(jìn)行分析。由于結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱性，在擠壓過(guò)程中模具的受力分布也是軸對(duì)稱的，為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，本文取模型的1/4進(jìn)行模擬，如圖2-5所示。

1.1 基本參數(shù)設(shè)定

擠壓材料為10鋼，泊松比v=0.3，密度ρ=7.8×103kg/m3，設(shè)為彈塑性體;模具材料選取AISI-H-13，為剛性體;凸模不計(jì)回彈，模擬步數(shù)設(shè)為60步，每1步保存一次。

在進(jìn)行求解前，模型需根據(jù)實(shí)際施加足夠的約束條件，其中邊界條件的設(shè)定包括對(duì)稱邊界、運(yùn)動(dòng)邊界、表面干涉等問(wèn)題。本文模型的對(duì)稱邊界面是（1，0，0）和（0，1，0），凸模作為動(dòng)模，工作速度取200～380mm/sec。凹模和凸模與擠壓材料以及凹模與擠壓材料表面間的摩擦系數(shù)取0.15。

1.2 冷擠壓成形的模擬分析

擠壓過(guò)程取4、8、13、15步可得如圖6所示的工件應(yīng)力圖?？梢钥吹皆谛纬傻菇堑奶帒?yīng)力開(kāi)始變大，在形成筒壁的過(guò)程中應(yīng)力較為平穩(wěn)。這是因?yàn)樵谛纬晒战翘帲饘俚牧鲃?dòng)情況更為復(fù)雜，變形較為劇烈，導(dǎo)致應(yīng)力相對(duì)集中。取第4、8、13、15步作為參考，觀察在全過(guò)程中的金屬流動(dòng)速度情況如圖7所示。

2 總結(jié)

通過(guò)分析計(jì)算殼體的成形工藝，設(shè)計(jì)出復(fù)雜殼體冷擠壓成形的模具，并應(yīng)用Deform-3D塑性成形軟件進(jìn)行冷擠壓工藝模擬，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)工藝和模具的正確性，并分析了工件在擠壓過(guò)程中等效應(yīng)力和金屬流動(dòng)規(guī)律，以及在擠壓過(guò)程中擠壓力的變化。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張水忠，擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.2

[2]魏亨，強(qiáng)穎懷，蔡席成，任志國(guó).基于DEFORM-3D的上座圈冷擠壓工藝優(yōu)化[J].熱加工工藝，2017，46（05）：146-150.

[3]楊立權(quán)，呂青青，趙磊，黃裕飛.基于DEFORM-3D的襯套冷擠壓成形優(yōu)化分析[J].熱加工工藝，2011，40（23）：123-125.