前言：本站為你精心整理了凸緣鍛件模具設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化探析范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

凸緣是指容器開孔處的一種聯(lián)接件，當(dāng)需要緊湊連接并保證剛度時(shí)，可用短而厚的凸緣來代焊接管。近年來凸緣件使用廣泛，具有廣闊的市場價(jià)值。由于容器凸緣件整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，縱深較大，壁厚較薄，鍛造成形具有很大的困難，易出現(xiàn)充型不滿的情況。對(duì)于凸緣等類型的零件，很多學(xué)者進(jìn)行了研究。崔海峰等分析不同凹度下外圈密封圈安裝面和溝道的變形，結(jié)果表明外圈凸緣安裝面凹度有助于改善外圈安裝變形。鄢光旭等針對(duì)該帶增厚凸緣的離合器轂體，進(jìn)行了增厚凸緣的沖鍛(翻孔及鐓粗)過程的精度研究。束學(xué)道針對(duì)焊接易導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形降低加工精度的難題，提出了多工步整體熱旋成形零件方法，為帶凸緣深錐形薄壁回轉(zhuǎn)件的旋壓成形提供了理論基礎(chǔ)。本文以容器凸緣件為例，設(shè)計(jì)鍛造凸緣的模具，同時(shí)利用Deform-3D軟件對(duì)凸緣件進(jìn)行了模擬，并對(duì)毛坯形狀進(jìn)行了優(yōu)化。

一、模具設(shè)計(jì)

圖1為凸緣件，此種凸緣件縱深較長(98mm)，最薄處6.6mm，成形難度較大。本次采用開式鍛造，圖2為設(shè)計(jì)的模具，周圍有一周飛邊，主要保證充型的飽滿。加工余量為3mm，模鍛斜度為7°。

二、模擬設(shè)置

模具設(shè)為剛體，坯料為塑性體，材料為40Cr。由于四面體網(wǎng)格計(jì)算比較精確，采用四面體單元對(duì)工件進(jìn)行網(wǎng)格離散劃分，網(wǎng)格總數(shù)為50000個(gè)。工件與模具之間的傳熱系數(shù)為5N/(s·mm·℃)，摩擦系數(shù)為0.3。為方便計(jì)算，模擬采用四分之一模型進(jìn)行，模擬模型如圖3所示。表1為模擬中采用的工藝參數(shù)。

三、模擬成形分析

由于凸緣件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了獲得更好的成形效果，設(shè)計(jì)了三種不同的坯料尺寸，如表2所示。圖4為方案一鍛造模擬圖，坯料鍛造過程中，隨著上模的不斷下行，坯料逐漸成形，整體成形比較平穩(wěn)，成形后的工件沒有大的缺陷，但是飛邊比較大，原材料損失較大，不利于實(shí)際生產(chǎn)。圖5為成形后的零件的等效塑性應(yīng)變圖，從等效應(yīng)變的變化可以看出，凸緣件上部和中部的塑性變形是比較大的，而底部則處于小的塑性變形。說明在成形過程中，由于飛邊槽阻力過大，導(dǎo)致其周圍的金屬不易向飛邊槽處流動(dòng)，處于小的塑性變化。相反位于上部和中部的金屬在模具的作用下發(fā)生大的塑性變形。圖6為方案二的鍛造模擬圖，方案二的坯料要小于方案一的坯料。從圖6看出，方案二成形后的飛邊很小，達(dá)到了少或無飛邊的效果。此種方案相對(duì)于第一方案原材料利用率更高，成形效果平穩(wěn)，也沒有大的缺陷。圖7為方案二的等效塑性應(yīng)變圖，可以看出，塑性變形區(qū)分布與第一方案相似，都是在下部處于較小塑性變形，上部和中部處于較大的變形。從圖8鍛模與坯料接觸圖得出，成形后的工件與模具接觸良好，成形后的表面形貌接近于設(shè)計(jì)，因此，方案二的坯料成形效果良好。圖9為方案三的鍛造模擬圖，從方案三的成形結(jié)果可以看出，成形工件存在未充滿的部分，成形效果較為良好，飛邊較小，整體成形較為平穩(wěn)。此方案相對(duì)于方案二有些許不足。從圖10等效應(yīng)變圖可以發(fā)現(xiàn)，塑性變形區(qū)分布與第一、二方案相似，都是在下部處于小塑性變形，上部和中部處于較大變形，成形后的接觸也較為良好。從三種不同的方案可以看出，方案二成形效果最好，原材料利用率高。

四、結(jié)論

⑴對(duì)于不同類型大小的坯料，成形后的塑性變形區(qū)都是相似的，坯料的形狀對(duì)塑性變形區(qū)的分布影響較小。⑵坯料尺寸在r=36mm，h=117mm時(shí)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(dòng)，坯料的形狀對(duì)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。

作者:趙啟彪 劉鑫 門正興 劉為亮 吳宇昊 單位:瀘州豪能傳動(dòng)技術(shù)有限公司 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空裝備制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院