法兰盘热挤压产品模拟结果及工艺改进
时间:2019-05-15 10:40 来源:孟村法兰 作者：孟村法兰
1、方案一充填情况
将圆棒料进行镦粗，使其顶部成形为Φ120mm*17mm的法兰，下端成形为Φ47mm*15mm，Φ54.4mm*19mm，形状如零件最终尺寸的台阶。图4为最终成形的等效应力分布图，等效应力的最大值分别集中在零件的台阶边缘处和法兰边缘处，这两处金属流动阻力大，充型困难。而从成形效果也可以看出，零件底部两处台阶只充填了一处，而法兰的上端却有多余的金属溢出，零件整体的充填效果不好。
2、工艺改进
因方案一顶镦变形量过大，金属无法完全填充，因此考虑第一步先顶镦头部法兰，然后在成形台阶的同时正挤中心孔，最后反挤中心孔，即工艺方案二，如图5所示。
将圆棒料进行镦粗，使其顶部成形为Φ100mm*21mm的法兰，下端不变，图6所示为成形效果图。从图6的成形效果图中模具与坯料接触情况可以看出，工件此次成形较为容易，整体充填效果好，没有毛刺，符合挤压件的技术要求，因此可以进行下一工步的模拟。将模拟的结果导入第2步凸模和凹模型腔中进行模拟，使其底部成形为台阶，并预挤中心孔，模拟结果如图7所示。从图7a的成形效果图中模具与坯料接触情况可以看出，工件中心孔的底部最终没有和凸模相接触，而台阶的底部没有和凹模相接触，充填效果不好，没有达到预期目的。从图7b的折叠缺陷图分析可得出，工件在法兰的上下拐角处折叠严重，中心孔和台阶的拐角处也有折叠发生。综上可知，该工步的预成形件形状尺寸设计不合理，需要改善。
通过对前两次的方案的分析得出方案三:根据锻件尺寸要求并经过计算，对毛坯的尺寸做适当的修改，把零件的台阶、法兰和中心孔分开成形，先正挤台阶，再压法兰，最后挤中心孔，如图8所示。
将Φ56mm*147mm的圆棒料进行正挤压，使其底端成形为Φ47mm*15mm，Φ54.4mm*19mm的台阶，图9为成形过程效果图。由图9a可以看出，正挤压底部台阶成形效果良好，零件各部分充填完全，且挤压过程中始终没有出现折叠现象。由图9b可以看出，头部法兰成形效果非常好，零件各部分充填完全，没有毛刺，且挤压过程中始终没有出现折叠现象。由图9c可以看出，中心孔成形效果良好，零件各部分充填完全，且挤压过程中始终没有出现折叠现象。
3、方案三载荷分析
图10为法兰盘成形工艺方案三的行程-载荷曲线。由图10可以看出，各个工步在成形阶段载荷缓慢增大，在最后的靠模阶段载荷都明显上升，根据行程-载荷曲线中最高点处的载荷值可知，3个工步最大载荷分别为1400，6400，7830kN，单工步载荷小于14000kN，而且载荷总和也小于20000kN，因此满足设备要求。经过改进，工艺方案3各个工步金属流动更加合理，这对提高模具寿命、降低能耗、节约生产成本具有积极的作用。
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