爪极预锻组合模具的过盈配合设计

发布时间：2022-01-23 17:26

　　为研究爪极预锻过程中过盈配合设计对组合模具应力的影响,利用有限元软件对不同模芯外径和过盈量的组合模具进行应力模拟。对预锻模具只受成形力或预紧力的两种受力情况进行了分析,论述了过盈量和模芯外径对模具应力的影响,对过盈量和模芯外径的参数组合进行了设计,结果表明:爪极预锻上模受成形力和预紧力作用时,将模芯外径和过盈量分别设计为Φ129和0.26 mm,可以使模芯的等效应力从1540 MPa降低为1260 MPa,同时保证预应力环的等效应力达到最低,且在安全范围内。对分析结果进行了实际生产验证,结果表明模芯的爪部两侧型腔和凸台圆角型腔未出现开裂。 

【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(11)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

组合模具结构

本文采用的爪极生产工艺为红切边冲孔成形工艺，工艺流程为:下料-加热-镦粗-预锻-精锻-红切边冲孔-磁性退火-冷整形-车平面外圆-精镗孔[2]。该工艺流程中爪极的锻造成形过程为镦粗、预锻和精锻3个阶段，成形过程如图2所示，为了使爪腔更容易充满，在预锻过程中将带有爪腔的模具设置为上模。由于爪极的塑性变形主要集中在预锻工序，成形载荷大，预锻上模更容易出现开裂，如图3所示。为此，本文主要对爪极预锻上模进行分析。在实际生产中，爪极热锻采用4工位连续生产，因压力机工作空间有限，预锻上模的预应力环外径设计为Φ220 mm。图3 预锻上模开裂

模具应力的大小和载荷呈正相关，准确的载荷对模具应力模拟的精度十分重要，所以在进行模具应力分析前，须将模拟载荷与实际生产载荷相比较，从而验证该成形模拟结果是否可靠。有限元模拟获得的爪极预锻上模载荷如图4所示，从图4中可以看到爪极预锻过程的载荷最大值为8570 k N，与实际生产载荷8700 k N非常接近，证明模拟的结果是可靠的。对爪极预锻上模进行模具应力模拟，模芯外径Φ141 mm，无过盈量时组合模具的应力分布如图5所示。为了用较小的过盈量对模芯产生较大的预紧力，模芯外表面只有上半部分与预应力环相接触，这样可以减少接触面积，增大单位面积上的预紧力。从图5中可以看到模芯与预应力环接触过渡区的应力较大，为694 MPa;模芯凸台圆角和爪部两侧的应力最大，分别为1500和1380 MPa，这两个部位也是实际生产中最容易开裂的部位。

【参考文献】：
期刊论文
[1]爪极预锻上模组合模芯优化设计[J]. 孙跃,庄晓伟,孙昊,杨程.  锻压技术. 2016(12)
[2]突缘叉锻造成形预应力组合模具改进[J]. 王宇晓,李霞,于鹏鹏,孙礼宾,葛力华.  锻压技术. 2015(04)
[3]汽车发电机爪极成形工艺的研究现状及其发展趋势[J]. 杨程,赵升吨,章建军.  锻压技术. 2014(10)



本文编号：3604829