第42卷第10期 Vol. 42No. 10
锻压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
锥鼓形冷镦成形球头的工艺参数优化陈剑1，张东民1，周伟民2，郡子杰1，汤观福
2017年10月 Oet.2017
（1．上海应用技术大学机械工程学院，上海201418；2.上海东风汽车专用件有限公司，上海201419）
摘要：针对球头销类零件球头冷锻成形过程中的敏粗失稳极限问题，基于金属塑性变形理论，分析了球头冷教过程中的受力状态，根据受力分析提出采用锥鼓形冷锻成形工艺。通过Deform-3D进行有限元数值模拟，引入4因素3水平正交试验，考察锥形角度、凹模人口处角、摩擦因子、冲压速度对球头成形质量的影响，以模具承受成形载荷最小为目标获得最优的工艺参数组合，即锥形角度为15°、凹模入口处圆角为R4mm、摩擦因子为0.10、冲压速度为2mm·s-时模具成形载荷最小。研究结果表明：在多因素交互影响下，摩擦因子对成形载荷的影响最大，其次为冲压速度和雄形角度，凹模人口处角的影响最小。
关键词：维鼓形；冷辙；球头；正交试验；数值模拟 DOI: 10. 13330/j issn. 1000-3940. 2017. 10. 002
中图分类号：TH162*1
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）10-0005-05
Optimizationofprocessparametersoncone-drumballheadincoldupsetting
Chen Jian', Zhang Dongmin', Zhou Weimin’, Yan Zijie', Tang Guanfu
(1. School of Mechanical Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China ;
2. Shanghai Dong Feng Automobile Special Parts Co. , Lad. , Shanghai 201419, China)
Abstract : For the limitations of upsetting destabilizing in cold forging process of ball pin type parts, based on plastic deformation theory of metal, the load state of ball head was analyzed in cold upsetting, and the forming technology of cold upsetting for cone-drum ball head was proposed based on the results of the mechanical analysis, Then, through the finite element numerical simulation analysis of Deform-3D,
the influences of the cone studied by the four-facto
anele, fille
gle of 15°, fllet radius of die
die minimum
The
R
result shows that under
ing load, following by the punching spe
eean
Key words: cone drum; cold upsetting:
ball head;
orthog
E
or and punching speed on the forming quality of ball head were
e parameters was obtained with cone an
oftechnique
en
speed of 2 mm - s-' to make the forming load of coefficient has the greatest influence on the form-
and the fillet radius of die entrance is the least.
numerical simulation
球头销类零件是汽车转向系统中的一个重要零件，工作时受力复杂，因此要求较高的强度。随着国内汽车行业高速发展，推动了汽车零件的国产化进程。目前，生产企业多采用车削以及楔横轧的方法来加工球头销类零件，已无法满足日益增长的市场需求。采用冷锻成形球头销类零件，不仅可以满足大批量生产的需求，而且还能保证零件组织致密
收稿日期：2017-0420；修订日期：201707-02 基金项目：企业横向项目（J2016-215）
作者简介：陈剑（1986-），男，硕土研究生 E-mail: chenjian1044@ 163. com
通讯作者：张东民（1968-），男，博土，教投 E-mail: dmzhang_ nuaa@ sit. edu. cn
均匀，提高表面质量和力学性能1-2]。球头冷镦作为球头销类零件冷锻成形的关键一步，以往多采用试错法进行研究，在金属塑性成形理论方面研究较少[3]。由于锥鼓形更易于成形，金属流动更容易，目前国外逐步采用锥鼓形冷锻工艺制造球头销[4]。
随着计算机仿真技术的不断发展和完善，采用 CAE软件能够模拟冷镦成形过程，分析所受载荷规律，验证成形方案，缩短产品研发周期，从而提高企业竞争力。本文采用锥鼓形冷镦工艺，引人正交试验，并采用Deform-3D进行有限元数值模拟，得到各个参数组合下的最大成形载荷，分析得到最优的工艺参数组合。