外凸臺內齒圈件成形過程數值模擬效率影響因素正交試驗分析

練毅， 孫美艷， 倪剛

（江海職業技術學院機電系，江蘇揚州225000）

0 引言

隨著計算機技術的快速發展,有限元技術在工程設計和分析中得到了廣泛的應用,并構成了計算機輔助工程技術的核心。鍛件的鍛壓成形過程是一個非常復雜的彈塑性大變形過程，很難用準確的數學關系式來進行描述［1-2］。采用Deform-3D軟件對大變形生產工序進行模擬分析和優化，對鍛件生產能起有效的指導作用。

外凸臺內齒圈件主要在汽車發動機行星減速電機中使用，要求具備抗沖擊、抗疲勞、輕量化和傳遞大扭矩等特性，如圖1。

圖1 外凸臺內齒圈件反擠壓試件

為了研究數值模擬效率，應用正交實驗法對本例中的仿真過程進行研究，以凸模在Z軸（運動模具的軸向）所受的載荷為研究指標，分析Deform-3D在不同的步長、網格數和網格重劃分度下計算的速度，從而找到這3個因素對數值模擬效率的影響力大小，為數值模擬參數優化設置提供依據。

1 外凸臺內齒圈件有限元模型的建立

1.1 外凸臺三維幾何模型的建立

在UG/NX環境下，通過三維建模，分別完成坯料、模具和沖頭的三維實體幾何建模。幾何參數設置如表1所示。凸模、毛坯和凹模三維模型如圖2所示。

1.2 工藝參數的選擇

以STL格式導入Deform-3D軟件的前處理器中，工藝參數設置如表2所示。

表1 外凸臺內齒圈件幾何參數

1.3 數值模擬軟件參數的選擇

采用剪切摩擦模型。工件材料選用steel（1045），采用 Deform 中自帶的材料本構關系。由于是冷擠壓，摩擦因數為0.12。

取模型的1/3為研究對象。……