道钉加工工艺数值仿真分析

王 彤

（中国矿业大学银川学院，银川750021）

0 引言

数值仿真是描述真实系统的现象及客观规律的一种模拟方法，它是依据相关原理和规律建立系统的虚拟及物理模型[1]。通过系统的建模和仿真，可以验证实验，减少时间，降低研究成本。精密锻造工艺过程是指在零件锻造过程中，通过模具和坯料的设定，在成形后不需要太多工加工，或不需后续的加工就直接成形的工艺成形技术。它是在普通锻造的基础上发展起来的一种先进加工工艺，其优越性体现在机械性能好，材料利用率高，尺寸公差范围小，表面质量高等。因此精密锻造已经在建筑、航空、航天、汽车、能源等诸多行业中得到广泛应用[2]。

本文所研究的零件为道钉，如图1所示，满足应用和成形工艺的要求选择材料为优质碳素结构钢35，由于其本身的力学性能如优良的塑性、一定的强度和良好的工艺性能，35钢主要用于各种锻件的生产。本文运用加工成形工艺仿真软件Deform-3D对道钉的精锻成形过程进行数值模拟，分析成形过程中的金属流动特征、应力应变的分布状态以及载荷的变化规律，为研究零件在加工成形过程中工艺规划提供参考[3]。

图1 道钉模型图

1 道钉的数值模拟

1.1 模型的建立

采用CAD软件SolidWorks建立锻造模具的模具和坯料的立体仿真模型如图2所示，并以stl格式将文件保存。将坯料和模具文件输入Deform-3D中，建立其有限元仿真模型，用以仿真从坯料到终锻的锻压变形工艺过程。众所周知锻压过程中工件的主要变形为塑性变形，在建立其有限元模型设置中，工件模型应设定理想刚塑性体，模具设定为刚性体[4]。……