中间轴数值模拟的过程分析

2018-07-31桂安朋吴搏朱勇刘念一汽锻造吉林有限公司

锻造与冲压 2018年15期

文/桂安朋，吴搏，朱勇，刘念·一汽锻造（吉林）有限公司

我公司开发了一款自动挡轿车变速器中间轴，材料采用20CrNi2MoH，毛坯成形初期采用热锻工艺。通过试制我们发现：毛坯余量过大，毛坯精度差，不能直接上线加工，需要先粗加工成半成品方能上线；且预处理造成内在组织均匀性变化大，花键滚轧精度难以保证。通过分析，采用冷锻工艺可以满足毛坯成形需求，其精度能保证余量直接上线加工。冷锻毛坯图如图1所示。

模型的建立

创建新工程

打开FORGE NxT1.0主窗口，在前处理模块【GLPre】选项中，选择【新建工程】。将【工程名称】改为“中间轴冷挤压”，然后单击【确定】，打开【新建动画】对话框，选择【Template Mode】，选择“3D only”，选择【3D_冷锻_.tst】，将【模拟名称】“3D_冷锻_.tst”改为“减径1”。

图1 冷锻毛坯图

坯料网格划分

在前处理界面选择“对象”，选择“坯料”，单击【网格文件】中“..”，打开文件浏览目录，导入坯料的STL模型，本例为“bille-stl”。选择“对象”，选择“坯料”。在工具栏单击“相框显示”命令显示坯料STL网格，如图2所示。初始的坯料STL网格比较粗糙，为此需要重新细化。单击工具栏中“面网格”STL网格划分，在弹出设定对话框中保持默认选项，单击【确定】，重新细化的坯料STL网格，如图3所示。

图2 坯料的原始STL网格

图3 坯料重新细化的STL网格

模具位置

调整模具位置与坯料接触，在“对象”栏选择“上模”，单击变换命令，在弹出的【变换】对话框中选择【位移】，在【随向量移动对象】栏输入向量（0，100，0），即沿y轴向上移动100mm。然后单击调节命令，【调节到对象】选择“坯料”，在【向量】栏输入（0，-1，0），即沿y轴负方向移动与坯料接触。同理，选择“下模”，通过单击调节命令，在【调节到对象】选择坯料，在【向量】栏输入（0，1，0），沿y轴正向调整和坯料接触，模具位置调整后，结果如图4所示。

图4 工件和模具位置

计算参数设置

选择“对象”栏，选择“上模”，然后单击“属性”，选择“定义压机”，在【压机文件】栏，选择设备类型液压机，将【初始高度】改为172.357mm，【最终高度】为12mm，【速度】为40mm/s，【停留力】为500t。单击【模拟】下拉菜单中的【预览运动学】，预览上模运动情况。

检查及保存数据

在工具栏中单击“保存”命令进行保存，弹出【数据文件预览】对话框，检查设置数据无误，单击【保存数据文件】，保存完成后退出前处理界面。

运行计算

打开FORGE启动器，单击【当前工程】栏的浏览器“..”下拉按钮，找到前处理保存的文件，选择“新建工程.tpf”。然后在任务栏中右键单击，在下拉菜单中选择【快速启动】，在弹出的对话框中的【过程数】输入4，单击【现在启动】计算。

模拟结果分析

模拟计算完成显示图标，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择【GLview Inova（Blocker）】，打开后处理界面，如图5所示。

实际生产应用

输入轴冷锻模具结构

生产中我们采用通用冷锻模架，预成形和终成形工序的模芯结构图，如图6所示。凹模结构均采用组合式凹模，凹模与外套采用过盈配合，以施加预紧力，减少冷锻时模具开裂。凹模内芯材料一般采用基体钢YXR3材料（调质58～60HRC），外套采用H13材料（调质43～45HRC），凹模顶杆采用Cr12MoV材料（调质58～60HRC）。组合凹模受力较大的地方采用典型的2层预应力结构，受力不大的地方采用单层预应力结构。