中間軸數值模擬的過程分析

2018-07-31 02:12:58桂安朋吳搏朱勇劉念一汽鍛造吉林有限公司

鍛造與沖壓 2018年15期

文/桂安朋，吳搏，朱勇，劉念·一汽鍛造（吉林）有限公司

我公司開發了一款自動擋轎車變速器中間軸，材料采用20CrNi2MoH，毛坯成形初期采用熱鍛工藝。通過試制我們發現：毛坯余量過大，毛坯精度差，不能直接上線加工，需要先粗加工成半成品方能上線；且預處理造成內在組織均勻性變化大，花鍵滾軋精度難以保證。通過分析，采用冷鍛工藝可以滿足毛坯成形需求，其精度能保證余量直接上線加工。冷鍛毛坯圖如圖1所示。

模型的建立

創建新工程

打開FORGE NxT1.0主窗口，在前處理模塊【GLPre】選項中，選擇【新建工程】。將【工程名稱】改為“中間軸冷擠壓”，然后單擊【確定】，打開【新建動畫】對話框，選擇【Template Mode】，選擇“3D only”，選擇【3D_冷鍛_.tst】，將【模擬名稱】“3D_冷鍛_.tst”改為“減徑1”。

圖1 冷鍛毛坯圖

坯料網格劃分

在前處理界面選擇“對象”，選擇“坯料”，單擊【網格文件】中“..”，打開文件瀏覽目錄，導入坯料的STL模型，本例為“bille-stl”。選擇“對象”，選擇“坯料”。在工具欄單擊“相框顯示”命令顯示坯料STL網格，如圖2所示。初始的坯料STL網格比較粗糙，為此需要重新細化。單擊工具欄中“面網格”STL網格劃分，在彈出設定對話框中保持默認選項，單擊【確定】，重新細化的坯料STL網格，如圖3所示。

圖2 坯料的原始STL網格

圖3 坯料重新細化的STL網格

模具位置

調整模具位置與坯料接觸，在“對象”欄選擇“上?！?，單擊變換命令，在彈出的【變換】對話框中選擇【位移】，在【隨向量移動對象】欄輸入向量（0，100，0），即沿y軸向上移動100mm。然后單擊調節命令，【調節到對象】選擇“坯料”，在【向量】欄輸入（0，-1，0），即沿y軸負方向移動與坯料接觸。同理，選擇“下?！?，通過單擊調節命令，在【調節到對象】選擇坯料，在【向量】欄輸入（0，1，0），沿y軸正向調整和坯料接觸，模具位置調整后，結果如圖4所示。

圖4 工件和模具位置

計算參數設置

選擇“對象”欄，選擇“上?！?，然后單擊“屬性”，選擇“定義壓機”，在【壓機文件】欄，選擇設備類型液壓機，將【初始高度】改為172.357mm，【最終高度】為12mm，【速度】為40mm/s，【停留力】為500t。單擊【模擬】下拉菜單中的【預覽運動學】，預覽上模運動情況。

檢查及保存數據

在工具欄中單擊“保存”命令進行保存，彈出【數據文件預覽】對話框，檢查設置數據無誤，單擊【保存數據文件】，保存完成后退出前處理界面。

運行計算

打開FORGE啟動器，單擊【當前工程】欄的瀏覽器“..”下拉按鈕，找到前處理保存的文件，選擇“新建工程.tpf”。然后在任務欄中右鍵單擊，在下拉菜單中選擇【快速啟動】，在彈出的對話框中的【過程數】輸入4，單擊【現在啟動】計算。

模擬結果分析

模擬計算完成顯示圖標，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇【GLview Inova（Blocker）】，打開后處理界面，如圖5所示。

實際生產應用

輸入軸冷鍛模具結構

生產中我們采用通用冷鍛模架，預成形和終成形工序的模芯結構圖，如圖6所示。凹模結構均采用組合式凹模，凹模與外套采用過盈配合，以施加預緊力，減少冷鍛時模具開裂。凹模內芯材料一般采用基體鋼YXR3材料（調質58～60HRC），外套采用H13材料（調質43～45HRC），凹模頂桿采用Cr12MoV材料（調質58～60HRC）。組合凹模受力較大的地方采用典型的2層預應力結構，受力不大的地方采用單層預應力結構。