王一凡 張 銳 徐恒秋

1.長春理工大學，吉林 長春 130022；2.長春設備工藝研究所，吉林 長春 130022

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鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析及應用

王一凡1，2張 銳1，2徐恒秋1，2

1.長春理工大學，吉林 長春 130022；2.長春設備工藝研究所，吉林 長春 130022

隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提升，科學技術的不斷普及，人們的生產(chǎn)生活越來越便利化。正是由于科學技術的不斷普及，特別是在科技基礎之上發(fā)展起來的仿真技術越來越受到生產(chǎn)者的注意。在新時代，如何才能促使有限元模擬仿真技術得到進一步的推廣，從而達到促進生產(chǎn)者能夠高效率進行生產(chǎn)，促進資源的合理利用。本文結合工人多年的學習和實踐工作經(jīng)驗對鋁合金旋壓塑性成形的有限性模擬進行分析，希望能夠對有限元模擬仿真技術的發(fā)展起到推動作用。

鋁合金；旋壓；有限元模擬

科學技術運用到生產(chǎn)工作之中極大的便利了生產(chǎn)活動的開展以及對資源的合理配置和利用，對鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析及運用進行淺析，一方面可以豐富對有限元模擬相關領域的理論體系，另一方面可以強化對有限元模擬仿真技術的重視，不斷促使有限元模擬仿真技術的推廣和使用，對生產(chǎn)起到引領性的作用。使企業(yè)能夠通過使用有限元仿真技術促使其能夠縮短生產(chǎn)周期，不斷提高產(chǎn)品質量，提高資源的可利用率，進而促使生產(chǎn)企業(yè)更加重視對科技研發(fā)的力度，不斷實現(xiàn)企業(yè)的創(chuàng)新性發(fā)展。

一、鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬分析

(一)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬現(xiàn)狀

隨著科學技術的飛速發(fā)展，對于有限元模擬數(shù)值的計算以及精確度在不斷的完善。通過有限元計算結果與實驗的結果進行對比，不斷提升有限元模擬的精確度。但是在鋁合金旋壓塑性成形的過程中，盡管有限元模擬計算的結果相對精確，但是由于實驗場所的溫度的不可測性，特別是鋁合金在溫度有10攝氏度的變化的時候，使得鋁合金的流動場的分布就會形成極大的反差。除了有限元模擬的計算結果不能夠完全套用到實驗場所之外，對于鋁合金旋壓塑性成形的過程中還會引起鋁合金模具發(fā)生起皺、斷裂的現(xiàn)象，在有限元模擬的過程中對于起皺、斷裂的現(xiàn)象是可以進行預測和規(guī)避的。在實驗完成之后還會出現(xiàn)鋁合金成形之后由于卸載的工序而出現(xiàn)的回彈的現(xiàn)象，有限元模擬也可以使得回彈現(xiàn)象趨減到最小。在鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬的過程盡管有些誤差是不可避免的，但是通過對有限元模擬仿真技術的使用，可以有效避免可控失誤的發(fā)生，從而達到縮短制作周期，節(jié)省人力物力的效果，對實際的生產(chǎn)活動中起著舉足輕重的作用。

(二)旋壓成形加工工藝

鋁合金旋壓就是利用了鋁合金能夠在高溫、高壓下能夠進行塑性流動，進而鍛造成所需要的產(chǎn)品。對鋁合金旋壓成形首先需要建立有限元模擬模型，根據(jù)金屬材料的特性、產(chǎn)品的要求，利用物理、數(shù)學等知識建立一種有限元模擬計算進而能夠很好的對試驗現(xiàn)場作業(yè)進行調控。在鋁合金旋壓塑性成形的生產(chǎn)過程中所采用的旋壓工藝是將強力旋壓與普通旋壓相結合，對鋁合金進行可塑性和流動性的塑性重塑。由于鋁合金與其他的鋼材相比，鋁合金的塑性較差的特點，所以在對鋁合金進行旋壓是要特別注意對旋輪與模具之間的間隙要合理，如果旋輪與模具之間的間隙過小，那么會致使產(chǎn)品的壁厚變薄，而旋輪與模具之間的間隙過大時，又會導致產(chǎn)品壁出現(xiàn)斷裂的情況，無論過小還是過大都會對成品的壁厚的均勻性也會產(chǎn)生不利影響。除此之外，還要注意對模具的表面的粗糙程度進行控制。旋壓成形加工工藝需要對鋁合金的特性進行分析，在使用旋壓技術過程，需要對每個環(huán)節(jié)都要謹慎行之，才能獲得符合標準的成品。

(三)采用有限元模擬的優(yōu)勢

科學技術的研發(fā)和使用都在便利著人們的生活、生產(chǎn)方式。有限元模擬在生產(chǎn)中的應用可以通過對比有限元模擬數(shù)值與實際作業(yè)差別，不斷對有限元模擬的設計功能進行全方位的完善，通過不斷的完善，可以減少設計成本，能夠縮短設計時長。通過模擬各種試驗方案，在產(chǎn)品正式大規(guī)模生產(chǎn)之前預先發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并不斷完善設計方案，進而達到預期的效果。在生產(chǎn)成品的作業(yè)中，采用優(yōu)化設計不僅可以降低對材料的浪費，還可以減少對試驗時間以及經(jīng)費的浪費，節(jié)約生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的社會競爭力。

二、鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬應用

(一)有限元模擬的應用

有限元模擬仿真技術在信息時代的實用性極為廣泛，有限元模擬可以使用有限的、相互關聯(lián)的單元對無限復雜的物體進行模擬，通多建模分析并計算出相應的結果，使得復雜工程問題簡單化。而且由于在有限元模擬的過程中采用了計算機編制的軟件，這樣還可以使得工程問題得到規(guī)范化的解決，有利于生產(chǎn)者在生產(chǎn)的過程中實現(xiàn)資源的共享化，也可以促使生產(chǎn)者在相互合作的過程中實現(xiàn)對產(chǎn)品的升級換代。有限元模擬的應用由于采用了科技手段得以更好的實現(xiàn)推廣和更新。

(二)鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬應用范圍廣

隨著科技不斷應用到生產(chǎn)領域，極大的推動了生產(chǎn)的高效率化。鋁合金旋壓塑性成形只是有限元仿真技術領域的重要組成部分，除此之外，有限元分析在冶金、航空領域、國防軍工、能源等各個領域都發(fā)揮著中重要的作用。在一些傳統(tǒng)實驗方法難以實現(xiàn)對產(chǎn)品的把控，這時對有限元模擬仿真技術的應用會更加注重。有限元技術并不是完美無缺的，但是其優(yōu)勢也是顯而易見的，在信息時代，可以促使企業(yè)在對有限元模擬運用技術方面實現(xiàn)資源共享，不斷推進企業(yè)朝著知識化、技術化的方向發(fā)展，突破傳統(tǒng)實驗瓶頸，不斷實現(xiàn)質的突破，生產(chǎn)出高質量的產(chǎn)品。

三、小結

本文結合個人多年的工作和實踐經(jīng)驗，主要從鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬現(xiàn)狀、旋壓成形加工工藝以及采用有限元模擬仿真技術的優(yōu)勢等三個方面對鋁合金旋壓塑性成形的有限元模擬進行了分析，并對有限元模擬的應用展開了簡要的論述。目前，有限元仿真技術在生產(chǎn)過程中雖然不能做到完美，但是能夠極大的為企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)約成本，提高企業(yè)效益。由于個人所學知識和閱歷的局限性，未能夠做到面面俱到，但是希望通過本文能夠引起廣大學者及企業(yè)對有限元仿真技術的進一步關注，不斷促進有限元技術的進一步完善，促進社會資源的合理分配。

[1]許翠芳，張棟.大型立式強力數(shù)控旋壓機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性調節(jié)[J].航空制造技術，2012(09).

[2]黃亮，楊合，詹梅，胡莉巾.旋輪參數(shù)對鋁合金分形旋壓的影響規(guī)律[J].塑性工程學報，2009(02).

[3]牟少正，韓冬.有色金屬旋壓技術研究現(xiàn)狀[J].航天制造技術，2008(04).

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