拉丝过程中线振动导致的拉模磨损模拟.pdf

拉丝过程中线振动导致的拉模磨损模拟 LEE Kyung-Hun1, LEE Sang-Kon2, KIM Byung-Min3 1. Precision Manufacturing Systems Division, Pusan National University,30 Jangjeon-Dong, Kumjeong-Gu, Busan 609-735, Korea; 2. Daegyeong Regional Division, Korea Institute of Industrial Technology, 711,Hosan-dong, Dalseo-gu, Daegu 704-230, Korea; 3. School of Mechanical Engineering, Pusan National University, 30 Jangjeon-Dong,Kumjeong-Gu, Busan 609-735, Korea 摘要：考虑到拉丝工艺过程中线振动的影响而建立一个能精确预测模具磨 损的模型。利用该模型研究了线振动的影响、磨损轮廓的变化、振荡的产生。出 现在模具和突起之间的线振动服从偏微分方程，也称波动方程。该方程是一个与 拉丝长度、张力、密度和初始线速度有关的函数。用商业Abaqus软件来模拟拉丝 工艺过程，并应用Archard磨损模型预测模具磨损。在生产5t AISI 1010 线材的情 况下，将预测的磨损与实际的磨损进行对比。模具是布氏硬度为 HB682 的碳化 钨。考虑了线振动影响的预测结果与实验结果相当一致，表明所建立的模型能够 精确预测存在振荡的模具磨损。 关键词：关键词：拉丝拉丝、、拉丝振动拉丝振动、、模具模具磨损轮廓磨损轮廓、、振荡振荡。。 关键词关键词：：拉丝拉丝、、拉丝振动拉丝振动、、模具模具磨损轮廓磨损轮廓、、振荡振荡。。 1 简介 在冷成型中，工具设计之前必须进行调查，模具成型过程中因为高工作压力 作用，模具表面的磨损和失效的影响。根据 DOEGE[1] 所进行的一项调查，70% 的工具替换是由于模具过早磨损，25%是由于机械疲劳，而剩下的5%是由于塑 性变形和热机械疲劳。因此，模具磨损对刀具失效导致更换工具在大批量生产中 形成的主要原因。特别是，磨损影响成形零件的公差，金属流动，模具寿命，和 成形过程的经济学。模具磨损必须进行研究，以减少这些影响，保证了产品的精 度，可靠性，和成形工具的经济可行性，并预测概率修理或更换模具。刀具的磨 损最小化或预防拉丝因为高工作压力作用在成形模具和细导线流动的表面很快 尤其重要。因此，定量分析和模具磨损的预测是必要的。 大量的实验和数值模拟已进行了研究预测模具磨损。磨料磨损理论普遍应用 于预测涉及冷成形过程中模具的磨损机制。磨料磨损理论最早是由霍尔姆[2]提出 的，通过观察到两个材料接触面引入一个方程实验调查磨损机制。他提出，磨损 现象涉及的两个接触体之间的接触面积的实际表面原子的消失。Archard [3]介绍 了磨损现象的宏模型和提出的磨损现象是目前在两个接触体之间微粗糙的破坏。 [4] 基姆等 用Archard磨损模型拉丝过程中考虑模具的硬度是模具温度的函数 [5] 计算了模具的磨损深度。汉森和湾 适用于镦粗过程的 Archard 的磨损模型， 并建议粗模表面导致高摩擦，这会导致在滑动长度大为减少，因此，磨损最小化。 [6] 霍林格等 建议一个机械的方法不是足够的 解释磨损现象观察期间湿拉丝和精 [7] [8] 密电线产品受 的接触区域产生的热量。邓等 执行拉丝测试与陶瓷复合模及 65 锰钢丝。这些测试的结果表明陶瓷绘图模失败的最常见原因是由于高压应力方法 [9] 区的磨损。萨默维尔等 调查的成形模具通过执行热锻和