配電柜連接器鍛造工藝研究及數值模擬的研究
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摘 要：本文針對配電柜連接器的分模面、鎖扣裝置和金屬折疊鍛造工藝進行剖析，通過研究有限元建模、成形過程、折疊方向、等效應變、成形載荷等數值模擬方法，目的在于提高配電柜連接器生產質量，推動行業經濟的快速發展。
關鍵詞：配電柜連接器；鍛造工藝；數值模擬
配電柜是廣泛應用于工業、小區、家庭的配電裝置，通常情況下都會配備相應的配電室來監管配電柜運行。配電柜連接器是配電柜的重要組成結構，通過提高配電柜連接器的綜合性能，對延長零件使用壽命有著積極的意義。
1 配電柜連接器鍛造工藝
1.1 分模面
分模面是指模鍛件在制造過程中所接觸模具上下兩端的空腔模塊。分模面的設計，對連接器成形質量有著直接的影響。在進行分模面設計時需要遵循以下原則：第一，相同原則。鍛件外形需要與分模面形狀保持一致，避免兩者不契合，造成鍛件脫離模具。通常情況下，鍛件可以大致填充在模具當中，使鍛件可以鍛造成預期零件形狀；第二，契合原則。分模面的選擇需要契合鍛件結構，借此加快鍛造速度。例如，某零件屬于對稱結構，但零件存在曲面，對此在進行零件分模時，應采用曲線分模，使鍛件達到完整填充的目的。
1.2 鎖扣裝置
鎖扣是將上下鍛模加工成具備凹凸規律的結構。該裝置的主要作用是為了減少模具成形過程中，受到外部壓力形成錯位，造成模塊結構開裂。該工藝的具體實施步驟如下：首先，分析分模面的組成，如果分模面是曲面，在鍛造過程中，容易受到外力作用造成模具錯位。對此需要在模具曲面位置加固鎖扣，增加模具的抗擊打能力。其次，在鍛造過程中，需要實時監測模具錯位距離，結合錯位情況適當調整鎖扣位置。最后，安裝鎖扣裝置時，需要確保鎖扣裝置的穩定性，借此提高鍛件精準度和鍛造質量。
1.3 金屬折疊
折疊是金屬在變形過程中利用某種特定方式使表層金屬匯集在一起的結構類型。折疊方式可以分為以下幾種類型：第一種，液態金屬在高速運動狀態下帶動相鄰金屬表層產生的折疊；第二種，多種金屬發生碰撞，使金屬表面發生形變的折疊；第三種，金屬彎曲過程或回流過程中所產生的折疊；第四，利用壓力造成金屬局部變形的折疊。通常情況下，配電柜連接器的筋比較薄，折疊容易發生在連接處，如果該現象比較集中在某一部位，容易引起零件脆性提高，使用壽命縮短。如果坯料出現多次折疊情況，證明坯料設計存在一定問題，此時可以將原來設計坯料長度延長，并且將坯料的邊緣進行倒圓處理，借此增加筋和底板之間的圓角半徑，增大金屬流動范圍，使筋和底板之間的折疊效應降低，提高產品質量水平。
2 配電柜連接器數值模擬
2.1 有限元建模
有限元建模軟件是數值模擬常用的建模軟件，在實際操作中，可以為零件建模提供良好的理論保障。例如，某坯料的尺寸為直徑3厘米×9厘米，將該坯料設置為塑性體，內部填充材料設置為鉛黃銅，將坯料的初始溫度設置為六百攝氏度。外部模具材料選擇模具鋼，該材料在實際鍛造中，受到外部壓力變形量較小?？梢詫⒛＞咪撛O置為剛性體，初始溫度調整為150攝氏度，上模的速度可以設置為35mm/s。設置上下模的摩擦系數為0.3，坯料與上下模面之間緊密相連，使其按照既定要求完成鍛造流程。
2.2 成形過程
借助有限元建模軟件進行模擬，確定上下模接觸的先后順序，假定上模最先接觸到坯料，那表明該過程最先成形的是模具的上端。上模在與坯料進行摩擦的過程中，使坯料的上端與上模逐漸契合在一起，形成模具的外形。并且隨著上模的運動，下面也將貼合坯料，坯料將逐漸填充下模，當上模與下模完全連接在一起時，證明坯料已經完成初步鍛造。在驗證坯料的填充情況時，可以觀察上下模縫隙中是否存在飛邊，如果存在飛邊，表明該材料已經填充完整；如果沒有飛邊，表明材料可能沒有填充完整需要進行進一步的觀察。
2.3 折疊方向
在鍛造過程中，需要觀察連接器筋與底板之間的金屬流動情況。通常情況下，筋和底板中的金屬流動都會處于同一方面，并且不會發生較大的碰撞，如果發生較多次的碰撞會影響連接器的穩定性。若沒有發生碰撞，表明該結構中沒有較大的折疊情況，可以滿足正常生產要求。
2.4 等效應變
在正常鍛造情況下，上模會將坯料壓入凹槽當中，在壓入的過程中，凹槽兩邊會覆蓋上一層薄壁，此時兩側的高筋與底板相連接的部分會出現變化，根據數據計算可以得到，兩者等效應變值為2.6。隨著模具的不斷鍛造，此時坯料圓柱部分已經基本成型，此時的等效應力主要分布在凹槽內壁和坯料圓柱的飛邊處，此時進行等效應變值的計算，可得數值為3.5。在坯料完全成型的階段，此時等效應力將均勻分布在凹槽內壁和零件的外形上面，計算此時的等效應變，可得數值為5.3。根據各項數據比對可得，在數據模擬過程中，零件可以按照預期的目標進行成形，并且模具性能保持穩定，沒有出現開裂的情況。
3 結論
綜上所述，在進行分模面選擇時，需要充分考慮零件外形，選擇合適的分模面，提高材料的利用率；在驗證工藝可行性時，可以根據數值模擬結果進行綜合評價。通過研究配電柜連接器鍛造工藝和數值模擬，對提高零件成形質量有著重要的意義。
參考文獻：
[1]邵超，邱建新，胡曉峰，王雷剛.配電柜連接器鍛造工藝研究及數值模擬分析[J].精密成形工程，2018，9（06）：182-186.
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