DEFORM_3D仿真软件在连杆锻造过程中的应用.docx

DEFORM-3D仿真软件在连杆*锻造过程中的应用杨兆伟1，郭顺生2，孙康岭1(1泰山职业技术学院机电工程系，泰安271000;2武汉理工大学机电工程学院，武汉430070)摘要:分析连杆锻造过程中的参数选择，利用有限元仿真软件DEFORM-3D实现连杆锻造成形整个过程的数值模拟，在应力、应变分布、载荷计算、材料流动速度、模具填充和毛坯优化等方面做了深入研究，为模具及成形设备的设计提供了可靠的依据。关键词:DEFORM-3D软件;连杆;数值模拟;塑性成形中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1671—3133(2010)08—0093—04AnapplicationforforgingofconnectingrodbasedonDEFORM-3DYANGZhao-wei1，GUOShun-sheng2，SUNKang-ling1(1DepartmentofElectricalandMechanicalEngineering，TaishanPolytechnic，Taian271000，Shandong，China;2SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract:ProposesamethodusingfiniteelementanalysissimulationsoftwareDEFORM-3Dtoanalyzetheparameterandrealizeprocesssimulationforforgingofconnectingrod．Ithasdetailedresearchforstressandstraindistribution，loadcalculation，materialflowrate，moldfilling，roughoptimizationandgivesareferencefordesignofmoldandformingequipment．Keywords:DEFORM-3D;connectingrod;numericalsimulation;plasticdeformation目前，塑性成形中的有限元数值模拟方法，既能直观地描述塑性成形过程中金属流动状态，又能客观地求解塑性变形区的应力、应变和温度分布状态，从而为模具设计和优化、产品工艺制定等提供科学依据。在诸多有限元分析软件中，最适合对金属塑性成形进行仿真分析的就是DEFORM软件，它是专门用于分析金属成形过程的分析软件。0引言连杆是发动机中重要的部件，常用的制造工艺有铸造、模锻、粉末锻造、一次烧结和粉末热挤压锻造等，无论是从国内目前现有生产状况来看，还是从技术经济性方面分析，模锻生产都占据着一定的优势。而在实际的连杆模锻生产中通常都是设计人员依靠自己的经验和不断的试模、修模来提高连杆的锻造质量，即使经验丰富的设计人员也无法保证一次成形出合格的终锻件，反复的试模和修模不仅浪费大量的时间、人力和物力，也增加连杆的生产成本，满足不了日趋激烈的市场竞争的需要。随着CAE技术的发展，以有限元为代表的数值模拟技术得到迅速的发展，很多塑性成形技术中的难题迎刃而解。利用计算机和运用数值模拟技术可以快速地获得较精确的解，这极大地提高了求解的效率。1连杆的数值模拟及分析下面以某摩托车连杆为例，进行数值模拟。在SolidWorks软件中建立锻压模具型槽和相应锻压件的3D模型，以STL格式文件导入到DEFORM-3D中建立有限元模型，模拟从初始坯料到连杆终锻件锻压变形过程。由于锻压成形中工件的塑性变形远大于其弹性变形，因此，建立有限元模型时，工件被视为理想刚塑性体，模具被视为刚性体。山东省高等学校优秀青年教师国内访问学者资助项目*93现代制造工程2010年第8期制造技术/工艺装备1.1DEFORM-3D有限元模型建立端压槽和连杆小端应力应变较大的原因是两处的形状较大、小端上端面复杂，应力值会比其他部位的应力值略大些，这和平时加工情况相符，也和设计人员的经验相吻合。1.1.1材料参数选用DEFORM-3D材料库中自带的美国牌号AI-SI-1045材料(相当于国内的45钢)，模拟的温度条件为1200℃。模具速度参数1.1.2对于本次有限元数值模拟，设定连杆上模具作为主运动模具，速度参数取60mm/s，下模具固定，设定速度参数为0mm/s。1.1.3摩擦边界条件选择剪切摩擦模型，并且是热模锻，设凸模与工件间摩擦因数为0.3，凹模与工件间摩擦因数为0.3。1.1.4网格划分DEFORM-3D中常用的网格划分方法有相对网格划分(relative)和绝对网格划分(absolute)两种，前者通过控制总的网格数量和单元大小