基于Deform-3D的调心球轴承用葵形保持成形工艺研究
基于DEFORM-3D的CARB轴承弧形滚子冷滚轧成形分析
（ ｏ ｅｅｏ ｅｈ ｔ ｎ ａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｅ ａ ｎ ｅｓｙｏ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃｎｌｇ ，ｕｙｎ ７ ０ ３ Ｃ ｉ ） Ｃｌ ｇ ｆ ｅ ａ ｏｉ ｌ ｎ ｉ ｒ ｇＨ ｎｎＵ ｉ ｒ ｔ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｌ ｏａｇ４ １０ ，ｈｎ ｌ Ｍ ｒ ｅ ｅｉ ｖ ｉ Ｓ ｅ ｏ ａ
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｌ ｌｉ ｇ Ｆｏ ｍ ｉ ｆＡｒ ｌｅ ｓｆ ｒ ＣＡＲＢ ａ ｉ ｇ ａ ｙ ｉ ｎ Ｃｏｄ Ｒｏｌｎ ｒ ｎｇ ｏ ｃ Ｒｏ ｌｒ ｏ Ｂｅ ｒｎ ｓ
Ｂａ ｅ ｎ ＤＥＦＯｌ ｓｄ ｏ 一３ Ｄ
ＭＡ Ｂｏ， ＺＨＡＮＧ ｕ Ｌ ｏ—ｐ ｎ Ｗ ＡＮＧ ｅ ｇ—ｆ ｉ ＣＨＥＮ ａ ｉ ｇ， Ｐｎ ｅ， Ｙｕ ｎ—ｆｎ ａｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｙ ｕ ｉ ｇ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｓ ｆ ａ ｅ ＤＥ ＯＲＭ 一３ ，ｔ ｅ ｃ ｌ ｏｌ ｇ ｆｒ ｎ ｒｃ ｓ ｆａ ｃ ｒ ｌ ｒ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｂ ｓ ｎｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓ ｏ ｔ ｒ Ｆ ｎ ｉ ｅ ｓ ｗ Ｄ ｈ ｏｄ ｒ ｌ ｎ ｏ ｍｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｒ ｏｌ ｓ ｆ ｒ ｉ ｅ
－
⑨
圆 周１等分 孔 ２
座 与 主轴锥 形 孔 紧 密 配 合 ， 主 轴 带 动 工 装 和 工 使 件 一起 旋转 。旋 转定 位杆 等 分孔 采 用 精 密镗 床 加 工 ， 以根据 工件 的 大小 及 兜 孔 等 分 数 加 工 出多 可 种 规格 的产 品 ， 少 了工 装 部 件 的 重 复 制 造 。在 减
ＣＲ Ａ Ｂ轴 承是 近 年来 广 泛 应 用 于 机 械工 业 中
的新 型 轴承 ， 滚 子为 带有 弧 形 的柱 状 滚 子 ， 种 其 此 独 特 的结 构特 点较 适合 采 用 冷滚 轧 成 形工 艺 。冷
基于DEFORM3D二次开发的塑性成形过程组织演化模拟
与微观耦合 ! 不具 备 微 观 组 织 演 化 的 模 拟 和 预 测 功
!! 引 ! 言
高温成形过 程 中 ! 金 属 将 发 生 动 态 和 静 态 再 结 晶 ! 产生新的晶 粒 " 这 种 微 观 组 织 的 演 变 在 很 大 程 度上决定 了 产 品 的 宏 观 力 学 性 能
’ !! "(
能 ! 或者只具有 简 单 的 预 测 能 力 ! 其 模 型 并 不 一 定 适合于所 考 察 的 问 题 " 本 文 通 过 对 ] C _ 7 > ? O ] 二次 开发 ! 将适合于材 料 的 组 织 模 型 与 成 形 的 热 力 耦 合 计算结合 ! 模拟热成形过程中的组织演化 "
"利用热加工
" -! 如果等 效 应 变 大 于 临 界 应 变 " 则 开 始 计 算 动 态 再结晶过程 # 当动态再结晶分数 F ## 9 W $ 时"则 直
接转为晶粒长大 的 有 关 计 算 ! 把 静 态 再 结 晶 模 型 与 热传导有限元耦合 " 可以分析卸载后的静态再结晶 ! ] C _ 7 > ? O ] 是由 / 0 2 公司开发的一个体积成 形有限元工艺模 拟 专 用 商 业 软 件 " 其 用 户 定 义 子 程 序的代码储存在 M C _＿ : Z > 9 _中 " 有 限 元 主 程 序 通 过 调用该文件中的 子 程 序 " 可 以 计 算 出 用 户 自 定 义 变 量的值 ! 所以关 键 问 题 在 于 该 子 程 序 的 编 写 ! 其 中 ( / )P/ E 子程序包含了 有 限 元 计 算 中 所 有 的 变 量 ! 通过这个用户 子 程 序 " 可 以 修 改 所 有 这 些 变 量 ! 该 子程序申明如下 $ / ( R ) ’(0 1 * 4 % ( / )P/ E ) F" ] ) F" () F" 0 4P." ] 0 S 万方数据 " " " " " P. ) F + ) F R 4 / 0 / 4 4 . / 0 4 . /"
基于Deform-3D对手钻钻体预锻件的模拟加工处理。
（STL/SLA）格式。 集成有成形设备模型，如：液压压力机，锤锻机、螺旋
压力机、机械压力机等。 （6）表面压力边界条件处理功能适用于解决胀形工艺
模拟。
单步模具应力分析方便快捷，适用于多个变形体、组合 模具、带有预应力环时的成型过程分析。
材料模型有弹性、钢塑性、热弹塑性、热刚黏塑性、粉 末材料、刚性材料及自定义类型。
实体之间或实体内部的热交换分析既可以单独求解，也 可以耦合在成行模拟中进行分析。
具有FLOWNET和点迹示踪、变形、云图、矢量图、 力——行程曲线等后处理功能。
Deform-3D的特点
Deform-3D是在一个集成环境内综合建模、成形、热 传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、 温成形，提供极有价值的工艺分析数据。如：材料流动、 模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结 构和缺陷产生发展情况等Deform-3D处理的对象为复 杂的三维零件、模具等。
3 成型过程的模拟
图1 手工电钻钻体结构尺寸图 图2 手工电钻钻体预锻件结构图
（a）结构尺寸图 （b）实体图 图3 预锻件
（a）结构尺寸图
（b）实体图Leabharlann 图4 坯料模拟前处理
图5 锻压原理图 图6 锻压模型图
（a）第1步 （b）第100步 （c）第200步 图7 锻压运动过程
模拟后处理
图8 应力图
基于Deform-3D对手钻钻体 预锻件的模拟处理
1 课题的研究背景及意义
锻造的定义
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压 力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械 性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻 压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通 过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态 疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于 保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一 般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、 工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的 可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用 锻件。
基于数值模拟的轴承端盖温挤压成形工艺研究
基于数值模拟的轴承端盖温挤压成形工艺研究传统的轴承端盖加工，材料浪费严重、效率低下；而温挤压成形能够节约原材料，提高零件的效率和精度。
利用Deform-3D软件进行数值模拟，改变工艺参数，对比分析速度场、温度场以及损伤因子等变化情况，进而优选出轴承端盖温挤压成形工艺参数。
标签：数值模拟；温挤压成形；模具设计；deform-3D轴承端盖的主要作用并不是支撑，而是轴承外圈的轴向定位和防尘﹑密封；此外，还常常和密封件配合来达到其它结构密封的作用。
在传统的轴承端盖加工过程中，材料浪费严重，效率低下；而温挤压成形则能节约原材料，提高零件的效率和精度。
本文以軸承端盖作为研究对象，根据轴承端盖的几何形状和材料性能要求，分析温挤压成形工艺方案，并且利用Deform-3D软件进行数值模拟，进而优化工艺参数，为端盖类零件的实际生产加工提供了一种优质、高效、低成本的成形工艺[1]。
1 成形工艺流程方案确定由于轴承端盖在温度比较高的情况下容易发生变形，因此为了保证在使用过程中所需要的刚度及其强度，此零件材料选用45#钢。
45#钢属于优质碳素结构钢，强度较高、刚性好，其成分和力学性能如表1所示。
根据轴承端盖几何形状的复杂程度和材料性能，初步拟定成形工艺流程方案为：剪切下料→软化热处理→磷化+皂化润滑→正挤压→整形。
依据此方案，使用有限元的模拟软件Deform-3D对其成形过程进行模拟分析研究[2]。
2 毛坯尺寸确定轴承端盖零件的尺寸如图1所示。
通过零件图计算出零件的体积。
为保证轴承端盖的精度，挤压之后往往需要再进行切削加工，因此在计算毛坯体积的时候往往需要留出加工余量，即算上加工余量的體积。
由于零件高度为12 mm，查文献[3]可知加工余量h=2 mm，由此可以获得锻件图如图2所示。
为了方便毛坯顺利放入凹模中，则毛坯直径取d=42.8 mm。
由锻件体积可推算坯料高度h1=11.8 mm[4]。
最后得到的坯料尺寸如图3所示。
基于Dynaform的微型轴承浪形保持架冲压成形工序仿真分析
轴承
２ １ 年９ ０ ２ 期
ＣＮ４１ —１１ ４８／ＴＨ Ｂｅ ｒｎ ａｉ ｇ ２０１ ， ２ Ｎｏ． ９
工 艺与装备
基 于 Ｄ ｎｆ ｍ 的微 型轴 承 浪 形 保 持 架 冲压 成 形 ｙａ ｒ ｏ 工 序 仿真 分析
刘玉 霞 黄迪 山 傅 惠燕 ， ，
（ ． 海大学 机 电Ｘ 程与 自动化 学院， １上 － 上海 ２ ０ ７ ；． ００ ２ ２ 上海天安轴承有 限公 司， 上海 ２ ０３ ） ０ ２ ０
摘要 ： 针对微 型轴 承浪形保持架成形 的不确定性 ， 工件 的内径检测 困难 ， 成形件 的质量 不易控制 的问题 ， 用板 采 料成形数值仿真软件 Ｄ ｎｆｒ ｙ ａ ｍ对浪形保持架 的成形过程进 行模拟仿 真和优化 ， ｏ 分析 工艺参数 和模具结构参 数 对成形件质量 的影 响， 为浪形保持架加工工 艺和质量控制提供一种新 的方法 。 关键词 ： 微型轴承 ； 浪形保持 架 ； 冲压 ； 成形 ； ｙ ａ ｒ 质量控制 Ｄ ｎｆ ｍ； ｏ
中 图分 类 号 ： Ｈ ３ ． ３ Ｔ ３６ １ Ｔ １３ ３ ；Ｇ ８ ． 文 献标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ０—３６ （ ０ ２ ０ ０ １ ０ １０ ７ ２ ２ １ ）９— ０ ３— ５
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ａｎａ ｙ ｉ ｎ Ｓｔ ｍ ｐ ｎｇ Ｆｏ ｍ ｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｏ ｂｂ ｎ Ｃａ ｅ ｏ ｉ ｌ ｔｏ ｌｓｓ ｏ ａ ｉ ｒ ｎ ｏ ｅ ｓｆ ｒ Ｒｉ ｏ ｇ ｆ
ｑ ａ ｉ ｆ ｈ ｏｍｅ ａｔ ｓ ｎ ｔｅ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ １ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｏｖ ｈ ｓ ｒ ｂ ｅ ，ｔ ｅ ｓ ｅ ｔｍｅ ａ ｆｒ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｉａ ｕ ｌ ｙ ｏ ｅ ｆｒ ｄ ｐ ｒ ｉ ｏ ａ ｙ ｔ ｏ ｔ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｈ ｈ ｅ ｔｌ ｏ ｎ ｕ ｒ ｌ ｔ ｔ ｓ ｏ ｍ ｃ
基于DEFORM-_3D_的X_型号压裂泵用连杆模锻件预制坯优化
0前言锻造作为一种典型的金属塑性成形技术，广泛应用于机械、造船、航天以及其它许多工业生产领域，在国民经济中占有非常重要的地位[1-3]。
压裂橇中的压裂泵是油田进行压裂、酸化作业、提高油气产量的重要设备，长期处于重载、变载等复杂的力学环境中。
而连杆是压裂泵动力端传递动力的运动件，在工作中受到拉伸、压缩和弯曲等交变载荷以及泵中流体的脉动作用，因此，连杆质量的优劣对压裂泵的安全性具有重要影响。
随着有限元方法和计算机硬件的不断发展提高，数值模拟仿真技术得到广泛的应用[4-5]。
材料自身性能、成形工艺参数等方面决定了锻件质量的优劣，目前，在锻件的设计过程中更加重视工艺参数的控制，将数值模拟仿真技术与工艺参数优化相结合是提高锻件质量的有效途径之一[6]。
连杆属于典型的H 型断面结构模锻件，容易产生严重的穿流现象，需合理分配金属量，严格控制坯料结构。
本文采用DEFORM 3D 有限元模拟分析软件对连杆模锻件成形过程进行数值模拟，分析研究不同结构预制坯对锻件成形过程中填充情况、应力、应变及截面金属流速分布等的影响，得到合理的坯料形状及工艺参数，从而有效提高锻件质量，降低生产成本。
通过生产试制，锻件成形良好，性能合格，有效验证了研究结果。
1锻件结构分析连杆模锻件结构如图1所示，最大轮廓尺寸为960mm×360mm×179mm ，材料为7075合金，状态为T6，拔模斜度为3°。
通过分析，该锻件的成形难点有：（1）部分圆角较小且转角尖锐，成形过程中极易产生充填不满、折叠等缺陷；（2）锻件两端体积差较大，金属流动顺序及坯料分配较难设计，若坯料分配不合理，极易在筋条部位产生严重的穿流缺陷。
图1连杆模锻件三维模型基于DEFORM-3D 的X 型号压裂泵用连杆模锻件预制坯优化许开春1，曾庆华1，樊勇2，王姝俨1，白倩倩1（1.西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326；2.北京星航机电装备有限公司，北京100071）摘要：针对X 型号压裂泵用连杆模锻件的形状特点，结合实际生产提出了一套成形工艺方案。
最新武汉理工大学-deform-3d-实验报告
学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称成型模拟分析基础开课学院材料学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级2011-- 2012学年第一学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。
为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。
1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。
每部分均在实验成绩中占一定比例。
各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。
各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。
教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。
在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1．预习报告2．提问3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力20%实验过程1．是否按时参加实验2．对实验过程的熟悉程度3．对基本操作的规范程度4．对突发事件的应急处理能力5．实验原始记录的完整程度6．同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神30%结果分析1．所分析结果是否用原始记录数据2．计算结果是否正确3．实验结果分析是否合理4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神50%实验课程名称材料成型数值模拟实验项目名称利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型实验成绩实验者专业班级组别同组者实验日期2011年11月6日第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）一、实验目的1）了解认识DEFORM-3D软件的窗口界面。
基于Deform+3D的高速超高速磨削温度的仿真研究
图２单颗磨粒仿真的有限元模型
２．２预处理设置 预处理设置作为加工仿真分析的准备工作，主要
完成前处理设置、生成数据库和模拟运算三个步 骤㈨。
在仿真控制（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒ０１）中设置仿真步数 为８０步，时间增量为１ｘ１０～Ｓ，存储增鼍为每２步保 存一次，时间步长设置不能太大，否则会降低求解精 度，导致网格严重畸变甚至不收敛。采用国标单位标 准ｓＩ，仿真模式为热传递（Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）和变形（Ｄｅ． ｆｏｒｍ）；迭代方法（Ｉｔｅｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）采用Ｄｉｒｅｃｔ ｉｔｅｒａ． ｔｉｏｎ；求解器（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｏｌｖｅｒ）采用共轭梯度法 （Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ－Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｓｏｌｖｅｒ），Ｃ—Ｇ法为ＤＥＦＯＲＭ ３Ｄ
图３单个周期蘑削弧区温度
鼍≥象怂三磐
万方数据
３．２磨削弧区热流分析 图４为磨削弧区热流的分布情况。可以发现沿着
磨削弧区的热流并不是逐渐增加的，而是随着砂轮的 旋转，单颗磨粒从开始接触工件到磨粒切出工件，产生 的热流呈现出非线性的先上升后下降的规律。这是由 于在磨削加工过程中，随着磨粒的切入，切深逐渐变 大，随之产生大量的磨削热，大约在弧区中心位置产生 最大热流，且热流分布形状可近似的看成二次曲线分 布。
脚象羔笔等
三毫习：司飘铷铅与诗ｊ敖木ｌ
中最常用的求解器，这种方法考虑了刀一屑之间的摩 擦及工件材料流动应力受应变、应变速率和温度的影 响。该方法对多数ＦＥＭ问题都具有优势，但对于有些 问题，如接触点较少的情况，收敛较慢甚至不收敛，此 时，软件会自动识别转为Ｓｐａｒｓｅ法求解。因此，可有 效的保证较少的迭代次数和迭代收敛性。
Ｃｏｏｋ（Ｊ－Ｃ）材料本构模型描述Ｔ件材料。Ｊ—Ｃ材料模 型是一个能反映应变率强化效应和温升软化效应的理
半球截面轴承套锻件辗轧成形工艺的优化与模拟
半球截面轴承套锻件辗轧成形工艺的优化与模拟戴玉同;钱喜根;陈洪【摘要】本文提出圆柱形芯辊预扩孔+半球截面芯辊辗扩一次成形工艺，并采用DEFORM-3D有限元软件对该工艺进行模拟。
结果表明：锻件在辗轧过程中载荷平稳，变形均匀。
生产实践证明，采用该工艺可有效提高产品的质量及合格率。
%This paper puts forward the cylindrical roller core reaming and hemisphere section roller core rolling forming process, and using the DEFORM-3D finite element soft to simulate the process, and the results show that the load is smooth and deformation is uniform duringrolling .The production practice shows that the quality of the products and the qualified rate are improved effectively by using the process .【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P22-24,29)【关键词】轴承套;辗扩;有限元模拟【作者】戴玉同;钱喜根;陈洪【作者单位】张家港海陆环形锻件有限公司，江苏215600;江苏大学材料科学与工程学院，江苏212013;江苏大学材料科学与工程学院，江苏212013【正文语种】中文【中图分类】O242.21大型半球截面轴承套是滚珠轴承的典型零件，传统的加工工艺为：下料→锻造→辗扩成矩形坯→热处理→车削沟槽。
此工艺不仅繁琐，而且浪费原料，还破坏了半球环槽金属纤维的连续性，降低力学性能[1]。
基于DEFORM-3D的外凸台内齿圈件正交试验法工艺优化研究
； ｅｔ ｎ ｏ ｎ ｎ ａＡ ｄｔ ａ ａｏ ｔ ｄ ｇ ｒ ｓ ａ ｏｔ ｎｄＴ ｏａｅｔｇ ａｔ ｓ ｘ ｒ ｂｓ ａｄｒ ｇ ｅｒ ｅｖｒ ｔ ｎｏ ｅ ｒ ｉ ｃ ｓ ｂ ｉ ． ｆｃ ｎ ｆｃ ｒ ｏ ｅａ ｓ ｌ ｉ ｇ ．ｎ ｈ ｉｉ ｆ ｘ ｕ ｎ ｅｗ ａｅ ｗ ｆ ｉ ｏ ｆ ；ｅｔ ｄｎｆｒｅ ｏｓ ｅｅ ， ｃ ｄｎ ｍ ｅａ ｒ ｎ ｅｄｏ ｄ ｘｒ ｉ ｏｃｓｓ ｎｉ ｒｄ ｉ ｌ ｉ ｔ ｐ ｒ ｕｅａｄｓ ｅ ｕ ｇ ｉｃ ｄ ｎ ｕ ｇｅ ｔ ｐ ｆ￡ ｅｏｔ ａ ｏ ｂｎ ｉｎｓｈｍ ： ｐｉ ｌ ｍ ｉ ｏ ｅ ｅ ｍ ｃ ｔ ａ ｃ
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中图分 类 号 ： Ｈ１ ， Ｇ ７ 文献标 识码 ： Ｔ ６ Ｔ ３６ Ａ
１ 概述
外凸台 内齿圈件主要在汽车发 动机 行星减速电机 中使用 ， 要求具备抗 冲击 、 抗疲劳 、 轻量化和传递大扭矩 等特性 。 传统上 ，
该 零 件 内 齿 圈 部 分 采用 切 削加 工 工 艺 ， 使用 普通 锻造 毛坯 ， 过 通
：ｔｅｏｔ ａ ｄｓ ｎｏ ｔｅｏｍｎ ｐｏｅｓｓ ｈ ｉｌ ｅｉ ｈ ｒ ｉｇ ｒｃｓｅ． ｐｍ ｇ ｆ ｆ
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基于Deform-3D的调心球轴承用葵形保持成形工艺研究
作者：暂无
来源：《智能制造》 2015年第6期
撰文/ 洛阳轴研科技股份有限公司王俊涛宗晓明张少龙李少亮
针对葵形保持架冲弯过程中遇到的问题，借助Deform-3D 模拟分析软件对冲弯工艺进行
模拟仿真和优化，分析凸模根部圆角、定位板圆角及凹模圆角对工件质量的影响，结果表明当
凸模圆角为2.2mm，定位板圆角为0.9mm，凹模圆角为1.8mm 时，葵形保持架的成形性能最好，经实践验证，生产出的样品尺寸精度良好。
一、前言
葵形保持架（图1）采用全冲压加工，具有生产效率高、刚性好、质量轻和生产成本低等
优点，葵形保持架使用普遍，目前广泛应用于宽系列的调心球轴承中。
其制造工艺为：下料→
弯曲→成形→整形→切底→冲孔（图2），其中弯曲工艺为生产难点，弯曲工艺的目的主要是
为了保证产品的内径（或称为鼻子高度）要求，弯曲深度较浅，成形后产品内径较大，弯曲深
度深时，容易发生拉裂缺陷。
制造出适用于生产葵形保持架冲弯工艺的模具，是生产制造出合
格的葵形保持架的关键。
在冲弯过程中，凸模根部圆角、定位板圆角及凹模圆角对成形工艺影
响最大。
本文通过Deform-3D 的仿真模拟，探讨了凸模根部圆角、定位板圆角及凹模圆角对葵形保
持架冲弯工艺的影响，得到最优参数，为加工方案的确定提供可靠的试验依据。
二、试验方案
本文研究了凸模根部圆角、定位板圆角及凹模圆角对葵形保持架成形性能的影响，分别模
拟计算了凸模根部圆角、定位板圆角及凹模圆角模角变化时葵形保持架的成形性能，在此基础上，选出最优模具圆角方案，从而得到最优试验方案，以此为基础，进行试生产，具体模拟方
案如表所示。
三、建立模型及有限元前处理
1. 模型设立
采用Pro/ENGINEER5.0 软件对坯料和模具进行三维实体建模，将实体造型以STL 二进制格式文件输出保存后导入Deform-3D 中，模型包括凹模、定位板、凸模及坯料四部分，装配结构图如图3 所示。
板料通过中心孔定位在定位块上，在冲弯过程中板料弯曲部分与凹模、凸模以及定位孔接触。
2. 有限元前处理参数设定
本零件材料为10 号钢，其主要成分有C、Si 和Mn，所点比例为：C 为0.07% ～ 0.13%，Si 为0.17% ～ 0.37%，Mn 为0.35% ～ 0.65%。
板料厚度为0.6mm。
模拟分析时，上、下模以及定位板设置为刚体，采用相对尺寸划分网格，数量为100000，采用剪切摩擦模型，摩擦系数选取0.12，对模具和坯料间的接触公差，软件自动设置为0.0193。
为了保证模拟的速度，同时也有利于保证坯料的网格划分更精细。
提高模拟的效率以及准确度。
模拟时选用整个葵形保持架坯料的1/4 进行模拟。
三次模拟中，Deform-3D 的参数设置应保持一致，特别是对坯料的网格数及划分方法的设置。
上模下压速度设置为6mm/s，步长0.5mm，每4步保存一次，总步数60 步。
完成前处理后，生成DB 格式数据文件，退出前处理模块。
四、数值模拟分析结果及最终成形方案的确定
1. 凸模根部圆角对葵形保持架冲弯的影响
冲弯时，凸模向下运动，与板料接触，冲压形成弯曲部分。
在冲弯过程中，凸模尾端圆弧与板料接触形成圆弧过渡，同时左右两侧的材料也要向中间流动，由于越靠近板料圆心，拉延
相同的尺寸，板料的收缩量越大，此时板料在运动过程中受到的应力较大，如果圆角选择不当，很容易出现材料拉裂的现象。
试验时，根据原有加工经验，初步设计凹模根部圆角与定位块边缘圆角，然后取凸模根部
圆角半径为1.0mm、2.2mm、3.0mm，通过建立模型，基于Deform-3D 模拟软件对冲弯过程进行
分析。
图4 所示为凸模圆角为1.0mm、2.2mm、3.0mm 时弯曲工序的板料变形示意图。
由图4 可知，当凸模根部圆角半径是1.0mm 时，成形的弯曲部分根部材料很薄，并且有一个明显的过渡弧线，这是由于圆角太小，在下冲的过程中，阻断了上端面的材料流动，致使继
续冲压时，只能由两侧的材料补充，随着冲压的不断加深，材料的流动量越来越小，工件被越
拉越薄。
当凸模根部圆角半径取2.2mm、3.0mm 时，成型弯曲部位根部厚度相对均匀。
与凸模
圆角为3.0mm 时相比，当凸模圆角为2.2mm 时，冲压成形的水平面相对较长，即下凹的部分有更长的直面。
这有助于保证后续加工中形成的葵形保持架内径的一致性，同时外观更好。
通过
这三次模拟不难看出，当凹模和定位块圆角确定时，选择凸模根部圆角半径为2.2mm 时，不仅
能够保证保持架内径的一致性，同时能够在保证保持架良好冲压性能的情况下具有更好的外观
特征。
2. 定位板圆角对葵形保持架冲弯的影响
定位板在冲弯时起预定位作用，保证冲弯过程中不会因为受到力的偏移作用而产生滑动，
保证冲弯过程的均匀性，实现加工的顺利进行。
板料在冲弯过程中，根部弯曲部分与定位板外
边缘接触，定位板圆角的大小直接关系到冲弯过程的顺利进行。
定位板圆角主要的作用是减小
成形过程中的变形阻力，如果定位板圆角选择不当，易造成冲压的工件不合格，不能满足后续
加工要求以及产品的尺寸要求。
设计模具时根据加工经验设计选择适当的模具间隙，通过方案1 选择最优值，即设计凸模
根部圆角半径为2.2mm，根据经验选择凹模圆角。
分别选取三种定位板圆角半径为0.5mm、
0.9mm 和1.5mm。
仿真结果如图5 所示，图中a、b、c 分别为定位板圆角半径是0.5mm、0.9mm 和1.5mm 时冲弯工件的等效应力分布图。
图中黑色圆圈部位就是在冲弯过程中工件直接与定位
板圆角接触的部分，从中可以明显看出，定位板圆角越小，工件在冲弯过程中受到的应力越大。
当应力过大时，后续冲压成形加工中很容易产生裂纹，影响工件的使用。
分析比较定位板圆角为0.9mm 与1.5mm 时冲压工件的等效应力图可知，当定位板圆角增大时，过渡圆弧的半径越来越大，过渡圆弧半径变大时能够降低拉延过程中的应力，但是也会给
后续工序带来麻烦。
葵形保持架冲弯后的工序是成形加工，需要把冲弯后的工件反向翻转90°，如果定位板圆角过大，成形加工后的工件的外观形状会受到影响，会在保持架底部端面周圆方
向上出现凹进去的现象，如图6 所示。
因此，定位板的圆角半径适宜选择0.9mm。
3. 凹模圆角对葵形保持架冲弯的影响
板料成形过程中，根部弯曲部位的尺寸由定位板与凸模根部圆角控制，而外部宽度尺寸由
凸模与凹模控制，外部宽度尺寸对后续工序中兜孔的位置尺寸有直接影响。
因此，对弯曲部位
的外部宽度有较为严格的尺寸要求。
当外部宽度尺寸过大时，后续冲孔过程中，冲孔的端面就
会过窄或者不平整，因而影响兜孔的尺寸；当外部宽度过小时，则弯曲部分的内部宽度则会过窄，翻边时，内部宽度尺寸会进一步收缩，造成内宽尺寸过小，在后续光饰加工过程中，颗粒
状的串料会卡入弯曲部分很难去除，对保持架的使用造成隐患。
因此，控制凹模圆角的大小，
保证弯曲部分外部的宽度尺寸的准确性十分重要。
图7 所示为不同凹模具圆角半径条件下，工
件内等效应力分布示意图。
由图7 可知，当凹模圆角半径为1.5mm 时，工件板料与凹模圆角接触部位应力较大，当加大圆角半径后，应力逐渐减小。
比较凹模圆角半径分别为1.5mm、1.8mm以及2.5mm 时的工件
图形，还能够直观地看出，圆角越小，弯曲部分之间的面越平整，随圆角半径增大，当增加到2.5mm 时，弯曲之间的部分呈现明显的弓形，这对于后续冲兜孔的加工是十分不利的。
通过综
合分析，当凹模圆角半径取1.8mm 时，成形性能最好。
4. 最终成形方案确定及试验验证
根据以上模拟分析结果，当凸模圆角为2.2mm，定位板圆角为0.9mm 凹模圆角为1.8mm 时，成形性能最好。
采用以上工艺参数，进行试生产，加工出的产品如图8 所示，产品尺寸满足要求，冲弯的高度（鼻子）外观较好，厚薄均匀，周边毛刺较小，产品整体性能十分优越。
可进
行批量生产。
五、结语
（1）基于Deform-3D 模拟研究了凸模根部圆角对葵形保持架冲弯的影响，结果表明当凸
模根部圆角为2.2mm时，产品根部应力集中较小，冲弯部分平整，外观较好。
（2）基于Deform-3D 模拟研究了定位板圆角对葵形保持架冲弯的影响，结果表明当定位
板圆角为0.9mm 时，冲弯根部应力集中较小，加工面过渡平稳。
（3）基于Deform-3D 模拟研究了研究了凹模圆角对葵形保持架冲弯的影响，结果表明当
凹模圆角为1.8mm 时，冲弯之间的面相对平整，易于冲兜孔工艺，冲弯部分开口范围较好，能
够避免后续工作中因开口过小出现夹杂赃物的现象。
（4）模拟结果显示当凸模圆角为2.2mm，定位板圆角为0.9mm，凹模圆角为1.8mm 时，葵
形保持架的的冲弯成形性能最好，经实践验证，生产出的样品尺寸精度良好，适用于批量生产。