异形台阶孔件的成形工艺与数值模拟.pdf

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０１２异形台阶孔件的成形工艺与数值模拟伍飞，潘静（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州１２１００１）摘要：冷成型工艺多用于实体件和套筒件的加工，对于具有台阶孔的零件，在生产领域应用极少。ＥＰＢ传动螺母是一个异形台阶孔件，其台阶小孔与大孔值差较小，且外部成形端在大孔端，成形工艺较为复杂。根据经验，利用三维软件设计加工工艺，并利用冷成型分析软件Ｄｅｆｏｒｍ⁃３Ｄ进行数值模拟，分析其可行性。关

2、键词：台阶孔；冷成型；外部成形中图分类号：ＴＧ３１６文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－０４０－３ＣｏｌｄＦｏｒｍｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＤｙｓｍｏｒｐｈｉｓｍＰａｒｔｗｉｔｈＳｔｅｐＨｏｌｅＷＵＦｅｉ，ＰＡＮＪｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉｎｚｈｏｕＬｉａｏｎｉｎｇ１２１００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｌｄｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓｕｓｅｄｍｏｒｅｆｏｒｍａｋｉｎｇｓｏｌｉｄｐａｒｔａｎｄ

3、ｓｌｅｅｖｅ．Ｉｔｉｓｓｅｌｄｏｍｕｓｅｄｔｏｍａｋｅｐａｒｔｓｗｉｔｈｓｔｅｐｈｏｌｅ．ＴｈｅＥＰＢｄｒｉｖｅｐａｒｔｉｓａｓｔｅｐｈｏｌｅｐａｒｔｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｈｏｌｅｓ，ｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｂｉｇｇｅｒｈｏｌｅｉｓｏｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｆｏｒｍ．Ｉｔ’ｓｈａｒｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅ．ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｌｄｆｏｒｍｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＤｅｆｏｒｍ⁃３Ｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅｐｈｏｌｅ；Ｃｏｌｄｆｏｒｍｉｎｇ；Ｅｘｔｅｒｉｏｒｆｏｒｍｉｎｇ［

4、７］ＥＰＢ传动螺母，是电子驻车系统中用于顶出刹对刚－塑性的材料变形，其过程满足车片的零件，技术要求较高，是一种新型产品，生产（１）平衡积分方程工艺尚未成熟。通过对实际企业生产过程的考虑，现σ＝０（１）ｉｊ，ｊ尝试新的生产工艺，在冷锻工序进行改变。（２）本构方程随着冷锻技术的发展，有关影响冷锻效果的研究εｐ＝３?εＳ／（２?σ）（２）ｉｊｉｊ陆续展开，在这方面国外对该技术进行了大量的实验（３）几何方程［１－５］研究、理论分析和数值模拟。其产品零件也越来ε＝（ｖ＋ｖ）／２（３）ｉｊｉ，ｊｊ，ｉ越多样化，传统的根据经验和反复试验的生产模式已１?２边界摩擦条件不能适应现代化需求，一个复杂的

5、产品往往需要重复刚塑性有限元法中对于冷锻过程中的摩擦力的公多次尝试才能投入生产，研发周期长，成本耗费巨［８］式可表示为：大。随着计算机技术的飞速发展和２０世纪７０年代塑é２æｕｓöù性有限元理论的发展，许多塑性成形过程中很难求解ｆ＝ｍＫêａｒｃｔａｎç÷ú（４）êëπèｕøúû的问题可以用有限元方法求解，计算机技术的发展使０式中：ｍ为摩擦因数（０≤ｍ≤１）；Ｋ为纯剪力下的数值模拟技术在很多应用领域得到健康和实用的发［６］屈服强度；ｕ为工件上相对点的滑动速度；ｕ为相展。在冷锻成形工艺领域，通过建模和确定合适的ｓ０对于ｕ较小的正数。边界条件，有限元数值模拟可以很直观地得到金属流ｓ动过程

6、的应力、应变、模具受力、模具失效情况及锻２工艺分析件可能出现的缺陷情况。这些重要信息的获得对合理由图１可知该零件为具有台阶通孔的传动件，传的模具结构，模具的选材、热处理及成形工艺方案的统工艺是：冷镦产品外轮廓➝机加工外表面和产品内最终确定有着重要的指导意义。利用Ｄｅｆｏｒｍ⁃３Ｄ软件孔➝热处理➝研磨➝清洗。其中机加工需要１０个工对设计出的新的成形工艺进行数值模拟，简化试验，位才能完成，仅内台阶孔部分就需要５个工位。加工提升设计合理概率。刀具损耗严重，工时较长，而且材料损耗也大。整个１理论背景工艺过程中，应尽量避免机加工这种高损耗、长工时１?１刚－塑性有限元的工序，充分利用冷锻这种低

7、损耗、高效率的工序，收稿日期：２０１４－１０－１１作者简介：伍飞（１９９０—），男，硕士，研究方向为机械ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ。Ｅ－ｍａｉｌ：４６８００９１２３＠ｑｑ?ｃｏｍ。第２期伍飞等：异形台阶孔件的成形工艺与数值模拟·４１·故在传统成形工艺的基础上，改进冷锻工序，使其满金属材料在伴有拉伸应力的塑性变形中，会有损足产品外部轮廓的同时，成形出产品内台阶孔轮廓。伤劣化。从力学角度看是一种影响材料强度的力学变量。如图４（ａ）所示，为第一阶段，冲模先行。在第８７步完成时的