金屬科學(xué)與工藝：剛塑性有限元法求解護(hù)環(huán)的液壓脹形問題
2023-06-15【作 者】楊煜生;陶永發(fā);符志
【前 言】
護(hù)環(huán)是大鍛件生產(chǎn)中難度較大的重要鍛件之一。至今仍主要采用各種冷變形強(qiáng)化工藝進(jìn)行生產(chǎn)。其中以液壓脹形法較為先進(jìn)，它不僅成形精度高、機(jī)械性能均勻、而且操作方便，生產(chǎn)率高。而液壓脹形工藝自身又有一些新的發(fā)展，如在上、下錐形模中設(shè)置直徑接近環(huán)坯內(nèi)徑的減力柱，變形時(shí)高壓液體可由環(huán)坯外得到補(bǔ)充，因而變形力可以大幅度下降。但是這脹種形法環(huán)壞受力比較復(fù)雜，如圖1所示，護(hù)環(huán)不僅在內(nèi)表面上受到高壓液體的壓力，而且在端口上受到模具的作用力，該力的大小和方向皆可隨模具角度及軸向力大小等參數(shù)的改變而變化，它直接影響著脹形過程中形狀的變化，因此它也是控制成形精度的主要依據(jù)。
為了獲得強(qiáng)化變形后予定的機(jī)械性能和較高的成形精度，必須準(zhǔn)確地分析脹形過程中力參數(shù)對(duì)成形精度的影響規(guī)律，給出最佳的工藝參數(shù)。目前對(duì)于護(hù)環(huán)成形規(guī)律的解析，僅限于假定護(hù)環(huán)的變形為準(zhǔn)平面變形[1]，即假設(shè)環(huán)坯始終均勻地脹形。但是，事實(shí)上由于受力情況的不同，護(hù)環(huán)常會(huì)出現(xiàn)彭形、雙彭形、凹形或交替變化，所以并不總是滿足準(zhǔn)平面變形條件。因此，我們采用剛塑性有限元法進(jìn)行護(hù)環(huán)的大變形分析，它可以對(duì)脹形全過程進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。
【載荷變化規(guī)律】
圖10為脹形過程中液體壓力的變化曲線。由于變形強(qiáng)化效應(yīng)，脹形過程中液體壓力不斷提高。圖R1中為護(hù)環(huán)的外徑，與實(shí)測結(jié)果相符合。
從以上一系列結(jié)果可以看出，計(jì)算的結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的，可以用來確定液壓脹形所需的工藝參數(shù)。同時(shí)也表明上述求解方法不僅可用于護(hù)環(huán)的液壓脹形，而且可應(yīng)用于分析非剛性工具加載的其它塑性成形工序。
以下是正文：
