滚动直线导轨滑块拉拔成形工艺优化及有限元分析

摘要

针对河北某企业滚动直线导轨副中滑块5道次冷拉拔成形，拉拔道次过多导致生产成本增加的问题，研究入模锥角、定径带长度等对坯料变形的影响，确定最优参数组合以减少拉拔道次，以降低生产成本。建立滑块拉拔成形有限元模型，以拉拔过程中坯料最小截面应力是否超过材料抗拉强度作为正交试验的失效判据，以入模锥角、定径带长度、摩擦因数、拉拔速度4个工艺参数为影响因素进行正交试验分析，研究工艺参数对成形过程中坯料最小截面处应力的影响，以及相互作用的主次关系；结合极差分析法(R值法)得到最优参数组合，通过理论计算优化拉拔道次，并重新设计模具定径带尺寸结构。结果表明：优化后的拉拔道次从5道次减少为3道次，各工艺参数对坯料最小截面所受应力的影响程度大小依次为入模锥角、定径带长度、摩擦因数、拉拔速度；最优工艺参数为入模锥角为5.0°,定径带长度为10 mm,摩擦因数为0.06,拉拔速度为83 mm/s;数值模拟优化后3个道次拉拔时，坯料最小截面所受应力大小均低于材料抗拉强度(885 MPa),且安全系数大于1.25;理论上，3道次拉拔的安全系数均满足要求，验证了优化方案的可行性。研究揭示了工艺及模具关键参数影响拉拔应力的主次关系，为滚动直线导轨滑块多道次拉拔成形工艺优化提供了一定理论参考。

关键词

黑色金属及其合金 / 冷拉拔 / 滚动直线导轨 / 工艺优化 / 结构设计 / 有限元模拟