基于响应曲面法的连杆衬套温挤压工艺参数优化

温挤压工艺参数影响连杆衬套预成形件的力学性能。为了在连杆衬套温挤压过程中获得较小的挤压力、等效应力和较大的等效应变,本文采用Design-Expert中的Box-Behnken中心组合的方法,以连杆衬套预成形件的挤压力、等效应变、等效应力为评价指标,通过响应曲面法进行数值分析和优化,探究摩擦因数、挤压速度、毛坯预热温度三个主要参数对连杆衬套温挤性能的影响。结果表明:影响连杆衬套温挤压力的顺序为:挤压速度摩擦因数毛坯预热温度;影响等效应变的顺序是:摩擦因数毛坯预热温度挤压速度;影响等效应力的顺序是:挤压速度毛坯预热温度摩擦因数。优化的工艺参数可以保证连杆衬套性能。     

内沟槽环件辗压成形工艺模拟研究

针对异形截面环件壁薄、断面形状较复杂的特点,可用辗压工艺成形内沟槽环件。利用有限元数值模拟技术,研究了辗压过程中金属变形流动特点、成形规律等,并分析了轧制孔型、摩擦因数、进给速度对成形效果的影响。结果表明：采用辗压成形内沟槽环件,工艺过程简单;轧制孔型、摩擦因数对成形效果影响较大。     

摩擦因数及坯料壁厚对筒体件辊挤成形质量的影响

运用Deform-3D软件对辊挤成形进行数值模拟,分析了不同摩擦因数和坯料壁厚对半成品飞边高度的影响,并研究了成形过程中模具的受力情况。研究结果表明:飞边高度随着摩擦因数和坯料壁厚的增加而增大;径向载荷同样随摩擦因数的增加而增大,但随坯料壁厚的增加而减小。当摩擦因数为0.4、坯料壁厚为17.0 mm时,冲头径向载荷最大,达到868 kN。最后进行成形试验,有限元模拟和成形试验得到的飞边高度偏差仅为10%,在消除飞边后筒体件表面无折叠缺陷,试验结果验证了模拟结果的可信性。     

基于DEFORM-2D的304奥氏体不锈钢拉深过程应力应变的数值模拟

不锈钢板材在拉深成形过程中应变硬化严重,影响因素复杂,易出现起皱、破裂、黏模等现象.运用DEFORM-2D的有限元软件,对不同拉深工艺条件下304奥氏体不锈钢圆筒件的拉深成形过程进行了数值模拟,分析了不同工艺条件下的应力应变情况.结果表明:工件凸缘处的摩擦因数越大,拉深成形极限高度hmax越小;提高拉深速度或降低摩擦因数,拉深成形极限高度hmax增大.通过几种不同条件下的模拟分析发现,在模拟实验条件范围内,304奥氏体不锈钢圆形件拉深成形的最佳成形条件为:凸模圆角rp=3mm、凹模圆角rd=3mm、凸缘处的摩擦因数μ=0.08、拉深速度v拉=30mm/s.这与实际生产中的情况相吻合,产生破裂的部位也与实际一致.     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

界面润滑条件对薄壁零件黏性介质压力缩径影响的有限元分析(英文)

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对薄壁零件黏性介质外压缩径过程中模具与筒坯之间摩擦因数对变形的影响进行有限元分析模拟。结果表明:在缩径过程中筒坯料的变形速度方向与作用在表面的黏性介质的运动方向始终保持一致。模具与筒坯的摩擦因数的临界值是0.12,当小于0.12时,摩擦因数对缩径成形过程的影响较小;当大于0.12时,随着摩擦因数的增大,其对缩径成形过程的影响不断加剧。改善模具与筒坯之间的界面润滑条件有助于缩径成形极限的提高。     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

6063铝合金半固态反挤压数值模拟

对采用近液相线半连续铸造方法制备的6063铝合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验。根据试验获得的不同温度与应变速率下的应力-应变曲线,采用有限元软件DEFORM-3D对温度为615～625℃、应变速率为0.1～5.0s-1、最大变形程度为60%条件下的半固态铝合金反挤压成形过程进行了数值模拟。研究了变形程度、变形温度、凸模速度、摩擦因数对成形过程的影响,并对变形工艺参数进行了优化。结果表明,随着变形程度增大,处于大变形区内的材料流动速度与方向变化明显,小变形区也逐渐参与变形,变形的不均匀性更加明显。随凸模速度的增大,坯料流动速度加快,整个变形的不均匀程度加剧,对成形不利。随着变形温度的升高,处于大变形区内的材料等效应变明显增大,而材料各点的等效应力均有所减小。摩擦条件对材料变形的影响不显著。     

十字形钢管拉拔成形的三维有限元模拟

异型钢管拉拔成形是一种高质量、高效率和低消耗的管材成形加工工艺.以十字形钢管为研究对象,采用有限元技术对拉拔成形过程进行数值模拟,得到了成形过程中管料的变形规律.研究发现：在应力分布上,轴向、周向和径向应力随管料在模具中位移增加而增大,三者最大值均出现在减径带与定径带连接处;沿壁厚方向,中心层应力分布较均匀.在应变分布上,塑性变形主要发生在管料与模具初始接触处及减径带与定径带连接处,周向应变沿拉拔轴向分布有较大变化,在模具入口端部分数值为负,在出口端部分数值为正.同时,模拟讨论了周向压缩系数η、拉拔速度v和摩擦系数μ对拉拔过程的影响,当η在1.05～1.14之间变化时,拉拔过程较稳定,应力-应变曲线分布平稳;拉拔应力随着μ的增加而增大;当v=250mm/s时,拉拔应力取得最小值.     

筒形件冲压缩口成形工艺的数值模拟研究

应用有限元分析软件中的显式动力学求解器模拟筒形零件缩口成形工艺过程中应力、应变和位移流向的分布云图,分析了工件成形时的塑性变形特点及其对成形质量的影响关系.研究表明:筒形件冲压缩口成形工艺主要失效形式是缩径区的裂纹、定径区的起皱和传力区部分的失稳等;工件失效的主要原因是塑性变形区材料流动速度不均匀导致的应力集中;冲压缩口力随着摩擦系数和模具锥角的增大而增大,但是会随着模具型腔内圆角半径的增大而减小.     

GH4169合金叶片制坯成形工艺数值模拟优化

基于塑性有限元原理,应用Deform数值模拟平台,通过变形温度、压下量对挤杆成形及变形速度、摩擦条件对镦头成形的各场量进行深入研究,全面揭示了GH4169合金叶片制坯过程成形规律,并对其工艺参数进行优化.结果表明:适当的提升锻造温度有利于挤杆锻后温度的平稳分布;变形温度的增大使杆部各区域金属流动速度差异逐渐缩小,挤杆为...     

镍基高温合金高速超高速磨削成屑过程的三维仿真研究

建立单颗磨粒磨削GH4169镍基高温合金的三维有限元仿真模型,研究高速、超高速磨削条件下的磨屑形貌演化过程及磨削力变化规律,观察磨削区域内的应力应变、温度等物理参量的分布和变化,分析磨削速度和单颗磨粒切厚对磨屑形貌、成屑频率及沟槽隆起特征的影响。结果表明:高速、超高速磨削镍基高温合金时,易出现锯齿形磨屑;磨削力呈周期性变化,其周期与磨屑形成过程对应;磨削过程中的温度、应变以及应变率主要集中在剪切带区域,而应力则集中在剪切带的两侧。随磨削速度增大,磨屑锯齿间间距变小,锯齿化程度增强,成屑频率呈线性增大趋势,沟痕隆起比升高。此外,单颗磨粒磨削GH4169的临界成屑切厚约为0.3 μm,当切厚为0.8 μm时有锯齿形磨屑出现,且随单颗磨粒切厚增大,锯齿化程度增强,但成屑频率降低。      

铝板/塑料混合成型中铝板大塑性变形区的有限元分析

采用弹塑性大变形更新的Lagrange有限元方法研究了铝板 /塑料混合成型过程中铝板的成形过程和变形特点。结果表明 ,当塑料熔体压力从 30MPa增大到 5 0MPa时 ,铝板凸缘区已基本不再参与变形 ,铝板上两个板厚减薄较严重的大塑性变形区在此阶段形成。模底接触区与自由变形区交界处的大塑性变形区依次处于板料曲面内双向伸长变形和平面应变状态 ;模腔入口圆角区与自由变形区交界处的大塑性变形区由两部分构成 ,其中与模壁接触部分依次处于板料曲面内双向伸长变形、拉伸变形和平面应变状态 ,另一部分依次处于板料曲面内双向伸长变形和平面应变状态。     

钛合金螺纹成型的有限元分析

以TC4钛合金螺栓搓丝成型过程为研究对象,利用ABAQUS有限元软件进行仿真分析,得到切向速度、径向进给速度和摩擦因数对螺纹成型质量的影响规律。结果表明：搓丝板切向速度和摩擦因数对螺纹成型质量有显著影响,而径向进给速度对螺纹成型质量影响很小;切向速度低于300 mm/s时螺纹成型质量较好,高于300 mm/s时成型质量较差;随着摩擦因数的增大,螺纹成型质量先变好后变差。通过对比分析,确定TC4钛合金最优的螺纹搓丝成型参数为切向速度300 mm/s、摩擦因数0.3~0.4。所得出的结论可为企业TC4钛合金螺纹搓丝成型工艺参数的选择提供参考。     

FE analysis on Deformation and Temperature Nonuniformity in Forming of AISI-5140 Triple Valve by Multi-Way Loading

In triple valve forming process by multi-way loading severely nonuniform deformation and temperature distributions are prone to occur, which may lead to poor forming quality and macro-micro defects. A 3D coupled thermo-mechanical rigid-viscoplastic finite element (FE) model for multi-way loading forming of AISI-5140 steel equal diameter triple valve was developed based on DEFORM-3D. Through comprehensive simulation and analysis, the influences of main process parameters on the forming process and nonuniformity of deformation and temperature were studied. The results showed that: (1) the degree of deformation nonuniformity decreased with the increase of the punch loading speed, initial temperature of billet, or the decrease of the friction factor; (2) the average temperature of forming body increased as the punch loading speed, initial temperature of billet and the friction increased, while the degree of temperature nonuniformity decreased with the increase of punch loading speed or decrease of initial billet temperature.     

不同工艺参数对大口径厚壁无缝钢管垂直挤压过程的影响

针对火电、核电设备使用的基础构件大口径厚壁无缝钢管,利用有限元模拟软件Deform-3D对钢管的垂直挤压过程进行数值模拟,通过改变挤压比、凹模锥角等参数对其等效应力、等效应变、温度场及载荷进行分析。结果表明:随着挤压的进行,坯料等效应力、等效应变及载荷都是先逐渐增加后趋于平稳;随着挤压比以及凹模锥角的变化,等效应力、等效应变及载荷也发生不同程度的变化;并且当挤压比为6、凹模锥角为30°时最有利于坯料的成形。     

基于田口试验的轮毂法兰盘热锻工艺优化

采用Deform-3D有限元数值模拟软件对轮毂法兰盘热锻成形进行数值模拟,并对初定成形工艺方案进行分析,确定了预锻+终锻成形方案。针对工件表面应力较大、模具磨损较为严重的问题,通过田口试验优化法对成形参数进行优化组合。模拟结果表明,当轮毂法兰变形温度为1200℃、模具温度为230℃、变形速率为1.0 mm·s~(-1)、摩擦系数为0.05时,工件应力、模具载荷和模具磨损能有效降低,且工件成形质量较优。各参数对零件质量和模具磨损的影响程度依次为:摩擦系数变形速率变形温度模具温度。     

切角板坯对纯铜薄板矩形盒拉深影响的试验及数值分析

在大量纯铜薄板矩形盒拉深试验的基础上,结合有限元计算,分析了矩形盒的拉深特性。指出,矩形切角板坯使法兰曲边变形分布得以改善,非拉深变形抵抗弱化,提高了拉深成形性。有限元模拟结果显示矩形板坯拉深断裂点产生在凸模肩部转角附近,且始终承受两向不等拉伸,应变计算值与实际拉深测定值相符;切角板坯的拉深断裂点则转移至接近凹模口的侧壁处,且始终处于压剪组合变形状态,断裂时板厚应变相当小,认为倾向于剪切断裂。切角板坯断裂点的拉、压应力组合效应使该点板厚几乎不变,是提高拉深极限的重要因素之一。     

FHPP单元成形过程初期阶段的热力耦合分析

摩擦液柱成形(FHPP)是摩擦叠焊的基本单元成形过程,也是影响摩擦叠焊焊接质量的关键环节.采用有限元软件MSCMarc建立了FHPP过程初期阶段的三维有限元热力耦合模型,对同质材料Q235-Q235组合进行了计算.结果表明,在焊接过程中焊棒底端摩擦面上的温度呈现沿径向由内向外逐渐升高的趋势,而接触压力的分布则是逐渐渐小.在材料未发生明显塑性变形的状态下提高转速对温度的升高作用显著,但是温度越高,效果越不明显.当材料在高温状态下发生塑性变形时,采用增大轴向力的方式更有利于温度的升高和材料大变形的产生.     

GH4169合金连续驱动摩擦焊接过程三维数值模拟

在考虑摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程影响的基础上,建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维刚塑性热力耦合有限元模型。计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程中的瞬态温度场、应力场及变形场,预测了焊件轴向缩短量。采用热电偶测温技术对摩擦焊接头外表面焊接过程的温度变化进行了实时测量,并测量了飞边形状和轴向缩短量。结果表明,摩擦焊接头的温度场、飞边形状和轴向缩短量的计算结果和实验结果吻合较好。模型有助于制定合理的焊接工艺规范。