40Cr轮毂锻挤成形数值模拟研究

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随着经济社会的日益发展和科学技术的迅猛进步,汽车已不再是奢侈品,很多人拥有了自己的汽车。轮毂作为汽车非常重要的零件之一,其质量与人们的自身安全密切相关,因此轮毂必须具有很好强度、刚度、韧性等力学性能。为了降低轮毂的研发周期和降低产品的生产成本,确保轮毂拥有的高强度、高韧性的性能,对轮毂生产工艺的研究就显得十分重要。锻造加工工艺与其它塑性加工工艺相比较,锻造加工的生产率更高,锻件的形状、尺寸都具有很好的稳定性,并拥有良好的综合力学性能。锻件具有强度高,纤维组织合理的巨大优势。本文通过数值模拟研究40Cr轮毂锻造成形工艺,主要研究内容如下:首先,从轮毂的零件图入手,依据尺寸、锻造经验公式及模锻理论,初步制定40Cr轮毂锻造成形工艺,拟定锻造工艺参数。该锻造过程分预锻、终锻两步进行,在锻造完成后再进行后处理、机加工等;其次,利用Solid Works建立模具及坯料几何模型,并在DEFORM中建立锻造有限元模型,对轮毂成形过程进行数值模拟;然后对轮毂成形过程中的金属流动规律、应力场、应变场及损伤分布状况进行分析,确定该工艺的可行性;最后对轮毂进行不同工艺参数下的成形模拟,对比锻件质量,优化加工工艺参数。研究结果表明:工件在预锻过程中易发生开裂的部位位于四周棱角处;在终锻过程中应力应变集中于上模外棱角与工件接触区;依据不同加工参数下的成形模拟结果,以降低能耗、提高锻件质量为目标,对加工工艺进行优化,在预锻温度区间1150~1200℃,上模进给速度取在20mm/s,摩擦因子尽可能趋近于0.2的加工参数下,轮毂锻件的变形相对均匀且不易发生开裂等现象。
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