基于數值模擬的起動導向筒異形腔成形工藝

江蘇森威集團有限責任公司 (大豐 224100) 楊 進

鹽城工學院 （江蘇 224051） 王 平

汽車起動導向筒是汽車起動系統中的關鍵零部件，如圖1所示。其上部為異形型腔，下部為螺旋漸開線內花鍵，采用切削工藝加工，效率低，成本高，內在質量差，已遠不能滿足汽車生產廠家對零件的性能要求。

圖1 起動導向筒

本文針對起動導向筒上部異形型腔的結構特點提出了一次性反擠壓成形方法，基于DEFORM－3D軟件進行成形過程進行數值模擬研究，通過模擬獲得了材料流動、速度場、應力和應變場的分布規律以及載荷－行程曲線。經可視化分析較好地預測成形過程可能產生的缺陷（如角部充不滿、折疊、回流和斷裂等），并在此基礎上對成形工藝進行完善。

1.成形工藝描述

起動導向筒上部異形型腔的精度為IT7～IT8級，根據導向筒的結構特點，通過研究分析，我們確定該導向筒工藝流程為：

下料→剝皮→球化退火→拋丸→前處理→正擠壓→墩粗→鉆孔→球化退火→拋丸→前處理→反擠壓型腔（見圖2）。

2.有限元分析

（1）幾何模型的建立 由于DEFORM－3D不具備幾何建模功能，所以三維幾何模型要在其他三維軟件中建立。本文使用UGNX軟件進行幾何建模，并將其存儲為.STL格式。圖3a為擠壓前的毛坯圖，圖3b、圖3c分別為凸模、凹模的三維幾何模型。

圖2 冷擠壓工藝圖

圖3 有限元分析幾何模型

（2）數值模擬參數的選擇 根據分析要求，確定數值模擬參數為：成形溫度20℃，沖頭擠壓速度12mm/s，摩擦系數0.12，網格單元173801，毛坯材料AISI－steel－5120。鑒于結構的對稱性，去1/2作為分析對象。……