试验研究
现代制造工程(Modem Manufacturing Engineering）
2014年第10期
轴承外圈团式模锻预制环形状仿真优化研究
李振红，黄英娜，柯旭贵
（南京工程学院先进结构材料与应用技术江苏省高校重点建设实验室，南京211167）
摘要：运用有限元软件对轴承外圈闭式模锻成型进行了数值模拟。研究了三种预制坏方法对模锻过程中金属流动、模具受力、应力应变和温度的影响。以提高变形均性和降低载荷为自的，给出了合理的预制坏形状，为轴承外圈和类化
锻件的闭式模锻工艺设计提供了依据。关键词：预制坏；闭式模锻；数值模拟
中图分类号：TG316.3文献标志码：A文章编号：1671—3133（2014）10—0010—05
Optimization of preform on bearing rings'closed-die forging process
Li Zhenhong , Huang Yingna , Ke Xugui
( Jiangsu Key Laboratory of Advanced Structural Materials and Applied Technology ,
Nanjing Institute of Technology , Nanjing 211167 ,China)
Abstract : A FEM simulation software has been used to simulate the bearing outer rings " closed-die forging process. Effect of per-form on metal flow,force of punch ,stress, strain and temperature has been studied. For the purpose of improving deformation uni -formity and reducing the foroe of punch ,a reasonable preform is obtained ,which provides a basis for closed -die forging of bearing rings and similar parts.
Key words : preform ; closed-die forging ; numerical simulation
0引言
带法兰的轮毂轴承外圈锻件成型有一定难度，目前一般采用开式模锻成型"】。开式模锻会产生大量飞边，降低广材料利用率，造成广生产的浪费。相对于开式模锻，采用闭式模锻方式生产轴承外圈可以避免飞边的生成，具有更高的经济效益[2]。
对于轴承外圈的闭式模锻工艺，生产中发现，终
锻模具由主承受高温、高，容易发生腾损和变形，其使用寿命较低。为了改善终锻时金属的流动，减少终锻模膛内金属的流动量，降低模膛的磨损，人们发现增加预锻并对预锻模膛的形状进行优化是一个有效的解决问题的途径[3]。长期以来，在实际生产中，预制坏形状都是根据经验进行初步设计，经开模试生产后再做调整，有时需反复多遍方能获得较合理的模锻工艺[4]。这种设计方法不仅延误了生产及设计周期，还造成了较大的材料及资源浪费。计算机数值模拟的应用避免了上述缺点，它能够定量地描述各阶段金
属的流动情况，预测变形过程中可能出现的缺陷，从而在保证工件质量、减少材料消群、提高生产率和降低生产成本等方面显示了巨大的优越性了。
本文运用DEFORM-3D数值模拟软件，对轴承外圈的锻造成型进行了计算机仿真，研究了三种预制坏方式对成型过程的影响，有助于轴承外圈和类似锻件的闭式模锻工艺及模具结构的设计。
轴承外圈闭式模锻成型工艺 1
本文针对企业正在生产的一种轴承外圈的闭式模锻工艺进行研究，其锻件图如图1所示。
针对此锻件特点，设计了三种闭式模锻工艺方案，分别为：1）下料（作为预制坏）一→加热一直接终锻一→冲连皮一→机加工；2）下料一→加热一→镦粗制坏（作为预制坏）→终锻一→冲连皮→机加工：3）下料→加热一→预段制坏（作为预制坏)一终锻一→冲连皮一→机加工。
三种工艺方案各有优缺点。工艺方案1）的工序最少，方案简单，当加热带来的氧化较少时锻件表面
→国家自然科学基金资助项目（51075197）；南京工程学院科研基金项目（YKJ201003 10