模鍛成形仿真

1、學(xué)號分析參數(shù)編號課程設(shè)計成績課 程 設(shè) 計 分 析 報 告課程設(shè)計名稱 模鍛成型仿 學(xué) 院 指導(dǎo)老師姓名 學(xué) 生 姓 名 學(xué)生專業(yè)班級 2013 2014學(xué)年 第 一 學(xué)期日期： 2014 年 1 月 3 日第一部分：課程設(shè)計任務(wù)及要求已知零件圖和零件幾何參數(shù)如下圖一和表1所示：圖一 模鍛件零件圖表1 鍛件幾何參數(shù)表參數(shù)編號Ddh1h2A-252201709060鍛件材料為AISI-10161650-2200F(900-1200C)，利用DEFORM-3D軟件對模型鍛造成形進(jìn)行仿真分析，完成以下任務(wù)與要求：1、模鍛成形工藝路線設(shè)計及模鍛鍛件圖繪制；2、模具應(yīng)力及溫度分布；3、鍛件溫度變化及應(yīng)力

2、分布； 4、填充過程的模擬；5、變形抗力隨變形速度、溫度的變化規(guī)律；6、成形工藝參數(shù)（鍛壓速度、鍛壓溫度、模具圓角半徑、潤滑條件）對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析；7、確定最佳工藝路線和參數(shù)；8、提交紙質(zhì)課程設(shè)計分析報告（不少于15頁），并提交一張所有分析電子文檔的刻錄光盤，用資料袋裝訂；目 錄一、 模鍛成形工藝路線設(shè)計及模鍛鍛件圖繪制1、 制定鍛件圖2、 計算坯料尺寸3、 確定模鍛工步4、 選擇設(shè)備5、 安排修整工序二、模具應(yīng)力及溫度分布三、鍛件溫度變化及應(yīng)力分布四、填充過程的模擬五、變形抗力隨變形速度、溫度的變化規(guī)律 1、變形速度對變形抗力的影響 2、溫度對變形抗力的影響六、成形工藝參數(shù)（鍛

3、壓速度、鍛壓溫度、模具圓角半徑、潤滑條件）對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析1、鍛壓速度對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析2、鍛壓溫度對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析3、模具圓角半徑對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析4、潤滑條件對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析七、確定最佳工藝路線和參數(shù)一、 模鍛成形工藝路線設(shè)計及模鍛鍛件圖繪制；1、制定鍛件圖2、計算坯料尺寸模鍛件的尺寸精確，其公差和余量比自由鍛小的多。余量一般為14，公差一般取在0.33之間。所以D鍛=220+8=228（+1）d鍛=170+8=178（+1）h1=90+8=98（+1）h2=60+8=68（+1）V坯=114*114*68+89*89*30

4、=3426290.06（立方毫米）因采用鐓粗成型，取h=1.5d： V坯=/4*d*d*d*h所以d坯=142.74（毫米）（取直徑為144）h坯=216（毫米）3、確定模鍛工步序號操作內(nèi)容簡圖1加熱毛坯2鐓粗3滾圓4校正軸頸及平整端面4、選擇設(shè)備根據(jù)鍛件最大尺寸查相關(guān)手冊，需選用0.5t的空氣錘。5、安排修整工序1、切邊：切邊是切除鍛件分模面周圍的飛邊。進(jìn)行冷切，其特點(diǎn)是切斷后鍛件表面較整齊，不易形變，但所需的切斷力較大。2、校正：校正在鍛模的終鍛模膛或?qū)ｉT的校正模內(nèi)進(jìn)行。3、精壓:體積精壓主要用來提高模鍛件所有尺寸的精度以及減少模鍛件質(zhì)量差別。二、模具應(yīng)力及溫度分布三、鍛件溫度變化及應(yīng)力分

5、布四、填充過程的模擬1. 進(jìn)入DEFORM前處理窗口在安裝有WINdows操作系統(tǒng)和deform-3D軟件的系統(tǒng)中，單擊啟動軟件。選擇file|new，增加一個新問題，出現(xiàn)問題設(shè)置窗口。保持系統(tǒng)設(shè)置不變，單擊next按鈕，打開deform-2D前處理器，進(jìn)入前處理環(huán)境。如圖1.1所示： 圖1.12. 設(shè)置模擬控單擊圖標(biāo)，打開“simulation control”窗口。在該窗口中改變模擬標(biāo)題為newtrial，選擇系統(tǒng)單位為“SI”，其他默認(rèn)為系統(tǒng)設(shè)置，單擊OK按鈕退出窗口。3. 增加新對象通過單擊對象樹下等插入對象按鈕，添加新對象moduan，單擊按鈕，為新增對象建立幾何模型。為新增對象建立

6、幾何模型。單擊按鈕 出現(xiàn)Geometry Forming對話框，在其中輸入直徑，高度和旋轉(zhuǎn)角度的參數(shù)。如圖3.1、3.2所示:圖3.1圖3.24. 網(wǎng)格生成為了將moduan生產(chǎn)網(wǎng)格，單擊mesh按鈕。在Tool標(biāo)簽下對網(wǎng)格數(shù)量進(jìn)行選擇，設(shè)置為800，如圖4.1.所示。單擊Generate Mesh按鈕，生成網(wǎng)格如圖4.2所示： 圖4.1 圖4.2 5. 材料的選擇單擊“workpiece使其高亮顯示，單擊材料按鈕，右邊顯示材料選擇窗口，單擊steel，選擇材料AISI-10161650-2200F(900-1200C)。單擊Assign Material按鈕，將所選材料導(dǎo)入到Workpiec

7、e中，如圖5所示： 圖5 6模擬控制設(shè)定單擊圖標(biāo)，打開模擬控制窗口，再單擊step按鈕進(jìn)入步控制，依次對各項進(jìn)行設(shè)置，將每一步下壓距離定為0.5mm單擊ok退出，上模下壓速度為5mm/s如圖6所示： 圖6 7、置對象間的位置關(guān)系單擊單擊按鈕，位移圖標(biāo)，設(shè)置參數(shù)使上下模移動到恰當(dāng)?shù)奈恢?。如圖9所示 圖7. 圖7. 8.溫度設(shè)定 單擊“workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general圖標(biāo)，在“Temperature”中單擊Assign temperature按鈕，輸入合適的溫度值，單擊OK，使溫度確定下來。依照標(biāo)準(zhǔn)毛坯溫度設(shè)為1000氏度，上下模溫度均為常溫90

8、度。9、象間關(guān)系“Inter-Object”設(shè)定單擊按鈕，由于當(dāng)前沒有設(shè)定關(guān)系，會彈出一個對話框詢問是否希望系統(tǒng)添加默認(rèn)的關(guān)系，單擊Yes按鈕后，進(jìn)入過盈對象關(guān)系設(shè)定窗口，如圖8.1所示： 圖8.1選擇Top Die（1）workpiece，單擊Edit，將constantly選項設(shè)置為0.3，其他為系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可，單擊close。同樣設(shè)置Bottom Die（1）workpiece。如圖8.2所示：圖8.2單擊圖標(biāo)，然后單擊Generate All按鈕，毛坯與凸凹模的接觸即生成，單擊Ok退出。11.凸模運(yùn)動參數(shù)的設(shè)置單擊“Top die”，待其高亮顯示后單擊Movement圖標(biāo)，設(shè)定凸模的

9、運(yùn)動參數(shù)。12生成數(shù)據(jù)庫單擊按鈕，出現(xiàn)如圖9.1所示的窗口，單擊Check按鈕，開始對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。如圖9.2所示。檢查無誤后，單擊Generate按鈕生成數(shù)據(jù)庫。單擊Close按鈕，退出該窗口。圖9.2五、變形抗力隨變形速度、溫度的變化規(guī)律；1、變形抗力隨變形速度的變換規(guī)律1、5mm/s速度下的應(yīng)變分布及載荷曲線： 5mm/sX方向應(yīng)變分布 5mm/sY方向應(yīng)變分布 5mm/sZ方向應(yīng)變分布5mm/s應(yīng)力載荷曲線 輸出體積變化：2 、15mm/s速度下的應(yīng)變分布及載荷曲線： 15mm/sX方向應(yīng)變分布 15mm/sY方向應(yīng)變分布 15mm/sZ方向應(yīng)變分布15mm/s應(yīng)力載荷曲線3 、2

10、0mm/s速度下的應(yīng)變分布及載荷曲線： 20mm/sX方向應(yīng)變分布 20mm/sY方向應(yīng)變分布 20mm/sZ方向應(yīng)變分布 20mm/s應(yīng)力載荷曲線實(shí)驗結(jié)果：速度（mm/s）最大載荷（KN)55991566320680有圖表可以看出變形速度越大，變形抗力就越大，但是對鍛壓效率并無太大影響。2、改變鍛件的溫度，分別為900、1000、1100進(jìn)行模擬，求出不同溫度下最大載荷。 1 、900的應(yīng)變分布及載荷曲線： 900度應(yīng)力載荷曲線 2 、1000的應(yīng)變分布及載荷曲線： 1000應(yīng)力載荷曲線 3、1100的應(yīng)變分布及載荷曲線：1100應(yīng)力載荷曲線實(shí)驗結(jié)果：溫度速度最大載荷（KN)90020679100020503110020358有圖表可以看出溫度越小，變形抗力就越大，六、成形工藝參數(shù)（鍛壓速度、鍛壓溫度、模具圓角半徑、潤滑條件）對成形過程和質(zhì)量的影響規(guī)律分析；6.1、鍛壓速度 5mm/s應(yīng)力載荷曲線 15mm/s應(yīng)力載荷曲線 20mm/s應(yīng)力載荷曲線 鍛壓速度對鍛壓質(zhì)量的無太大的影響，增加了鍛壓的壓力。6.2、鍛壓溫度 900度應(yīng)力載荷曲線 1000應(yīng)力載荷曲線 1100應(yīng)力載荷曲線鍛壓溫度對鍛壓質(zhì)量程曲線分布的影響，1000的時候效果較好，減小了鍛壓的壓力。6.3、模具圓角半徑上邊圓角0上邊