[发明专利]预测旋锻过程锻压力的有限元建模方法

摘要

预测旋锻锻压力的有限元建模方法，属塑性成形技术领域。目前旋锻工业用经验公式计算锻压力，计算精度低，不能预测锻压力随旋锻工艺参数的变化规律。因旋锻模运动轨迹复杂，迄今还无用有限元法计算旋锻锻压力的报导。本发明用数学软件计算得到旋锻模相对于被旋锻工件的运动轨迹图，利用通用有限元软件建立旋锻的有限元模型，在有限元模拟过程中结合数学软件所得的旋锻模运动轨迹图实现锻模运动过程的仿真；能有效克服商用有限元软件中绘制物体的复杂运动轨迹时，工作量大、耗费时间长的问题；并能精确计算锻压力随旋锻工艺参数的变化规律，得到合理旋锻工艺参数取值范围，为正确设计旋锻模、旋锻工艺参数及选择旋锻机型号提供依据。

主权项

一种预测旋锻过程锻压力的有限元建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：采集旋锻的原始技术参数，包括：旋锻机主轴转速、送料速度、机头中的滚柱数、来料直径、旋锻后的直径、圆锥进料角、压缩区长度、定径带长度、初始旋锻温度；步骤2：用所采集的旋锻原始技术参数，按照公式计算旋锻模相对于被旋锻工件的径向及轴向运动轨迹曲线图并以有限元软件可以识别的.txt格式文件保存；步骤3：建立旋锻的有限元模型，运行有限元模拟程序①根据所采集的旋锻原始技术参数，建立旋锻的有限元几何模型，工件模型网格采用全积分的4节点轴对称单元，旋锻模定义为可传热的刚性接触体，输入材料常数及本构关系模型；②将旋锻模运动轨迹文件读入到有限元模型中，将旋锻模相对工件的运动设置为位移控制，完成旋锻有限元模型的建模工作；③运行有限元模拟程序，计算过程中采用基于等效应力的绝对误差准则作为网格自动重划分的判据；步骤4：从有限元结果中提取锻压力数据，分析锻模承受压力①将所有接触节点的接触力相加得到旋锻模承受的压力Q；②绘制锻模所受径向压力Q随时间及脉冲锻打次数的变化曲线，得到锻模所受最大压力Qmax；计算锻模允许压力Qc，比较Qc与Qmax，判断所模拟旋锻工艺参数是否满足旋锻机的承载能力限制；步骤5：改变圆锥进料角、轴向送料速度、径向压下量这三个旋锻工艺参数，获得锻模所受最大压力Qmax随各旋锻工艺参数的变化曲线；得到旋锻机承载能力限制而必须满足的旋锻工艺参数取值范围。