凸緣鍛件模具設計及工藝優(yōu)化

凸緣是指容器開孔處的一種聯(lián)接件，當需要緊湊連接并保證剛度時，可用短而厚的凸緣來代焊接管。近年來凸緣件使用廣泛，具有廣闊的市場價值。由于容器凸緣件整體結構較為復雜，縱深較大，壁厚較薄，鍛造成形具有很大的困難，易出現(xiàn)充型不滿的情況。

對于凸緣等類型的零件，很多學者進行了研究。崔海峰等分析不同凹度下外圈密封圈安裝面和溝道的變形，結果表明外圈凸緣安裝面凹度有助于改善外圈安裝變形。鄢光旭等針對該帶增厚凸緣的離合器轂體，進行了增厚凸緣的沖鍛(翻孔及鐓粗)過程的精度研究。束學道針對焊接易導致零件產生變形降低加工精度的難題，提出了多工步整體熱旋成形零件方法，為帶凸緣深錐形薄壁回轉件的旋壓成形提供了理論基礎。

本文以容器凸緣件為例，設計鍛造凸緣的模具，同時利用Deform-3D 軟件對凸緣件進行了模擬，并對毛坯形狀進行了優(yōu)化。

模具設計

圖1 為凸緣件，此種凸緣件縱深較長(98mm)，最薄處6.6mm，成形難度較大。本次采用開式鍛造，圖2 為設計的模具，周圍有一周飛邊，主要保證充型的飽滿。加工余量為3mm，模鍛斜度為7°。

模擬設置

模具設為剛體，坯料為塑性體，材料為40Cr。由于四面體網格計算比較精確，采用四面體單元對工件進行網格離散劃分，網格總數(shù)為50000 個。工件與模具之間的傳熱系數(shù)為5N/(s·mm·℃)，摩擦系數(shù)為0.3。為方便計算，模擬采用四分之一模型進行，模擬模型如圖3 所示。表1 為模擬中采用的工藝參數(shù)。

不僅如此，為有效預防和應對天然氣在保供周期生產運行過程中發(fā)生突發(fā)事件，最大限度降低系統(tǒng)管網壓力波動對氣井正常生產造成的影響，保障氣田產能得到最大限度的釋放，青海油田按照事件分級對冬供管線外輸量的影響程度分為Ⅰ、Ⅱ級事件并形成了可操控的應急預案。

模擬成形分析

圖4 為方案一鍛造模擬圖，坯料鍛造過程中，隨著上模的不斷下行，坯料逐漸成形，整體成形比較平穩(wěn)，成形后的工件沒有大的缺陷，但是飛邊比較大，原材料損失較大，不利于實際生產。圖5 為成形后的零件的等效塑性應變圖，從等效應變的變化可以看出，凸緣件上部和中部的塑性變形是比較大的，而底部則處于小的塑性變形。說明在成形過程中，由于飛邊槽阻力過大，導致其周圍的金屬不易向飛邊槽處流動，處于小的塑性變化。相反位于上部和中部的金屬在模具的作用下發(fā)生大的塑性變形。

由于凸緣件結構比較復雜，為了獲得更好的成形效果，設計了三種不同的坯料尺寸，如表2 所示。

圖9 為方案三的鍛造模擬圖，從方案三的成形結果可以看出，成形工件存在未充滿的部分，成形效果較為良好，飛邊較小，整體成形較為平穩(wěn)。此方案相對于方案二有些許不足。從圖10 等效應變圖可以發(fā)現(xiàn)，塑性變形區(qū)分布與第一、二方案相似，都是在下部處于小塑性變形，上部和中部處于較大變形，成形后的接觸也較為良好。從三種不同的方案可以看出，方案二成形效果最好，原材料利用率高。

監(jiān)理是通過對施工單位的施工進度、質量以及成本實行控制的。所以良好的組織協(xié)調施工單位的施工過程是監(jiān)理工程師工作的重點內容。在實施監(jiān)理的過程中，要始終堅持實事求是的原則，在遵守規(guī)程和制度的前提下，實施科學管理。監(jiān)理工程師應該在保證建設的總目標不變的前提下，平衡各方面的利益，鼓勵施工單位及時的對遇到的問題和困難、工程的實際施工狀態(tài)進行匯報，掌握一手的施工信息，對影響目標的問題進行排除。在進行協(xié)調溝通的時候應該注意分寸，使工作中的分歧技能得到有效的解決，又不影響各方的關系，主要應該最好以下幾個方面要：

傳感器俯視圖如圖2(b)所示,磁通門傳感器兩個勵磁繞組均勻繞制在磁芯通孔的左右兩側,繞組匝數(shù)相等且方向反向串聯(lián)。勵磁繞組產生的勵磁磁場大小相等方向相反,并圍繞通孔組成閉合磁通路徑。外部激勵源產生頻率和幅值穩(wěn)定的高頻方波,使勵磁線圈中的磁通產生周期性變化。因此,當激勵電流達到峰值時,相應的磁芯中的磁場接近最大值。忽略通孔兩邊微小不對稱,假設通孔左右兩邊幾何參數(shù)和電磁參數(shù)完全相同,則在檢測線圈的感應電動勢將互相抵消,因此激勵電流只起到調節(jié)磁芯磁導率的作用。

圖6 為方案二的鍛造模擬圖，方案二的坯料要小于方案一的坯料。從圖6 看出，方案二成形后的飛邊很小，達到了少或無飛邊的效果。此種方案相對于第一方案原材料利用率更高，成形效果平穩(wěn)，也沒有大的缺陷。圖7 為方案二的等效塑性應變圖，可以看出，塑性變形區(qū)分布與第一方案相似，都是在下部處于較小塑性變形，上部和中部處于較大的變形。從圖8 鍛模與坯料接觸圖得出，成形后的工件與模具接觸良好，成形后的表面形貌接近于設計，因此，方案二的坯料成形效果良好。

好些人都記得那兩個古里古怪的家伙，他們有時分開來走，有時結伴而行，一個長得高大，一個矮小粗壯，粗壯些的像是啞巴，幾乎不說話，都由高大些的男人討水、要飯，有人也看到那粗壯男人把頭上布條解開，看到有人走近，又把頭臉裹得嚴嚴實實。

結論

⑴對于不同類型大小的坯料，成形后的塑性變形區(qū)都是相似的，坯料的形狀對塑性變形區(qū)的分布影響較小。

⑵坯料尺寸在r=36mm，h=117mm 時成形效果最好。