Simufact用于锻造轮毂工艺研究
更新于2022年12月19日 09:50浏览：2024
铝合金旋压轮毂具有重量轻
,强度高
,寿命长
,表面光洁
,机械加工余量少等优点
,而旋压工艺过程复杂
,影响因素多
,造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难。
Simufact.forming软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性（旋压件的应力应变
,厚度尺寸变化
,旋压力变化情况）
,为旋压产品的研制提供重要参考。
图1 铝合金轮毂结构
铝合金轮毂结构如图
1所示，材料为
6061铝合金，直径为
ϕ
669mm，高度为
278mm。由于铝合金轮毂尺寸较大，锻造成形过程复杂，采用一次性锻造成形通常需要较大的成形力且材料填充不饱满，需要增加一道预锻工序。预锻成形可以有效降低金属回流和防止起皱，保证零件的成形质量，另外增加预锻工序可以减少一次性变形程度，有利于降低成形载荷，使金属填充饱满，并且可以减少模具零件的损伤，延长模具使用寿命。将直径为
ϕ669mm、高度为
52mm的圆形坯料加热以提高材料塑性，再采用反挤压的方式将坯料挤成杯状预锻件，再将杯状预锻件锻成碗状终锻件，然后将该碗形终锻件作为旋压坯料与加热坯料，旋压成旋压件，最后将旋压件机加工、涂装成成品，具体过程如图
2所示。
图2 轮毂法兰盘锻造工艺
图3 预锻模型
图4 终锻模型
simufact软件中进行处理，采用
Ringmesh模式对坯料进行网格划分。零件材料为
6061铝合金，模具材料为
H13钢，预锻、终锻时坯料温度设置为
400℃，模具温度设置为
350℃；摩擦类型采用剪切摩擦，摩擦因数取
0.3。首先对预锻过程进行模拟，再将预锻件及相关信息导入终锻过程，作为终锻过程坯料，进行终锻模拟，结果如图
5所示。
图5 终锻过程等效应变分布
工艺参数优化
采用
Simufact，可以进行工艺参数优化研究，比如，模具温度，胚料温度，锻成型时上模下压速度，摩擦系数等。
经分析得出，预锻过程中影响程度主次关系为模具温度
T>上模下压速度
V>坯料温度
t>摩擦因数
f。终锻过程中，影响程度最大的为模具温度
T，上模下压速度
V、摩擦因数
f、坯料温度
t影响程度相近。预锻坯料温度最佳为
500℃，但
6061铝合金超过
550℃会有过烧的危险，因此通过对坯料温度
K值的比较分析，坯料温度选择
400℃；终锻时，最优摩擦因数为
0.1，但是锻压过程始终在较高的温度下，材料软化，摩擦因数会增大，最后选择的摩擦因数为
0.2。综上所述，根据平均值
K，结合实际预锻工艺参数：模具温度
450℃、坯料温度
400℃、下压速度
0.1mm/s、摩擦因数
0.2；终锻工艺参数：模具温度
450℃、坯料温度
400℃、下压速度
1mm/s、摩擦因数
0.2，对上述
2组参数进行模拟，结果显示，终锻时最大成形力为
66000kN，符合生产要求，相对于优化前的
80000kN，下降了
20%。
文章来源：SH赫普
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