基于数值模拟的钢珠套螺杆多工位冷锻工艺优化

针对汽车零部件钢珠套螺杆的成形设计了两套工艺方案。第1套方案的工序2在大高径比镦粗成形时,零件易出现鼓形部位侧面不平整以及折叠的问题,其中,高径比接近于4,大于局部镦粗比的极限值3,故提出第2种方案,即强缩预镦冷挤压方案。在Forge有限元软件中建立了钢珠套螺杆20MnTiB合金结构钢的Hansel-Spittel流变应力模型,并对两套成形工艺方案进行了数值模拟。分析了零件成形过程中的等效应变分布、载荷-行程曲线以及损伤变化规律。结果表明:第2套方案的等效应变分布以及损伤分布均比第1套方案的分布均匀,且等效应变的最大值、总载荷以及损伤的最大值均小于第1套方案,因此,第2套方案为最优方案。通过对模拟结果进行试验验证,可以看出,应用第2套方案终镦成形的零件表面质量良好,金属填充饱满、无裂纹。