DEFORM锻造模具 坯料和模具优化设计2 .pdf

第四章坯料和模具优化设计

4.1引言

上一章分析的是优化后的坯料和模具，本章将着重介绍坯料和模具的优化过

程。连杆坯料小端有一个深孔，高径比较大，如果坯料形状不合理、尺寸不足、

或模具型腔不合理，坯料将难以冲满型腔。如果坯料尺寸过大，又存在浪费的问

题。本章将从坯料金属流动方向、模具温度、应力分布、磨损程度分析，等方面

分析坯料优化和模具型腔优化。模具型腔优化设计，不仅保证坯料表面质量，还

通过改变过渡圆角以降低模具应力和应力集中等，延长模具的使用寿命。实验证

明，优化后的坯料和模具，设计优秀，可以满足大规模工业化生产的需要。

4.2坯料优化设计

通过连杆每一部位的接触程度判断是否充型满，通过观察飞边分布及时做出

坯料优化设计。在经历了数十次的模拟，得到了一个飞边较少且能完整充型的坯

料。

特别要说明的是，锤锻坯料由砂型铸造成型，再经预成型加工，晶粒已经得

到了细化，避免了在终锻锻锤冲击下出现坯料打碎现象，锤锻遵循轻-重-轻的原

则。

4.2.1材料流动分析——模具与毛坯设计初期改进。

表4.1显示的是金属流向（Velocity-Totalvel(mm/sec)），为初期的毛坯设计，

在锤锻模拟过程中出现了毛坯弯曲滑模现象。

表4.1金属流向

30步

60步

90步

108步

经过分析后认为：

（1）由于模具和毛坯并不在同一个UG工作坐标系内，设计后导入Deform

后，导致毛坯大小端受力中心点未与模具大小端受力中心点校准，致使毛坯在模

锻过程中，连杆大端受Y方向偏向力，使金属向Y轴方向偏移，需要再对模具和

毛坯进行手动干涉定位。

（2）连杆大小端未同时与上下模具同时接触受力所致。下图4.1中，红圈

处毛坯未与模具接触。

图4.1坯料和模具相对位置

经分析得出结论：毛坯和模具在设计过程中需要保证模具和毛坯大小端都接

触，这样才能保证受力平衡。

经改良后坯料和模具如图4.2所示。

图4.2改进后的坯料和模具

下图4.3的a、b分别显示的是大端金属第一锤和第二锤流向图，材料的流

动方向一部分顺着上模的运动方向，一部分由中心向横向流动，在大端的上下内

侧发现坯料的材料流动出现了与压缩方向相反的反向运动，对上模和下模之间的

空缺进行填缺，最终冲满型腔，余料形成飞边。

ab

图4.3大端金属流向截面图

4.2.2坯料尺寸设计

表4.2显示的坯料截面面积计算，坯料根据锻件和周围飞边体积之和进行计算。

表4.2截面计算

参数计算断面

123456

F/mm2224416989367763763.23700

锻

2F/mm2568568568568568568

飞

F=F+2F/mm228122266150413444271.24268

计锻飞

A=F/mm534839376565

计计

采用方形计算毛坯，计算毛坯截面边界A=F/mm。根据连杆形状特点，

计计

选取6个界面分别计算出F、F、A，毛坯计算示意图如图4.4所示。