颤振冷挤压降载机理与仿真研究

针对金属冷挤压成形过程中金属变形抗力大、设备吨位高而普遍振动形式降载效果不理想的问题,将颤振激励技术引入金属冷挤压成形过程中。从表面效应角度分析了颤振激励下的金属冷挤压成形过程中摩擦力的变化规律,阐明了颤振降载的基本原理。以万向节轴套零件为例,分别讨论分析了传统冷挤压模式和颤振激励冷挤压模式下的挤压力数学模型,从理论上说明了颤振冷挤压的降载机理,进一步应用Deform-3D软件建立了其有限元分析模型,对万向节轴套零件进行了受载和模具寿命分析。仿真实验结果表明,在100 Hz频率0.03 mm振幅的周期性颤振激励下,万向节轴套零件的冷挤压过程最大成形压力下降8.3%,最终成形压力下降10.1%;冲头单次最大磨损量下降,但凹模单次最大磨损量有一定程度的增加。     

电液颤振对冷挤压塑性成形件金属流线及晶粒组织的影响

针对冷挤压成形过程中金属变形抗力大、模具易磨损等不足,提出一种新型冷挤压工艺,即在冷挤压成形过程中引入振动激励信号。运用DEFORM-3D有限元分析软件构建系统仿真模型,分别在有无施加颤振两种挤压方式下进行模拟仿真。仿真结果表明,施加颤振信号能促进金属的流动,金属流动速度达到62.4 mm/s,网格流线变形程度比传统挤压方式下的变形程度小。设计了电液式颤振冷挤压实验平台及模具,分别在有无施加颤振两种挤压方式下进行实验,并将所得成形零件用体积分数为4%的硝酸酒精溶液腐蚀,利用扫描电镜观察零件剖面。实验结果表明,施加颤振信号后,晶粒由原来的大小为3.3～5.0μm细化到1.7~3.3μm,晶粒变形更加均匀,变形组织更加细密,金属纤维组织变得更细更长。     

高频电液激振冷挤压数值模拟及其减载实验研究

针对冷挤压成形过程中流动应力大、零件成形所需压力高的问题,提出了一种新的挤压工艺,设计了一种新的电液高频轴向振动激励冷挤压试验平台及相应冷挤压模具。利用Deform-3D软件建立了有限元分析模型,分析了在轴向振动激励下该模型的成形过程降载效果,精确地模拟了万向节轴套的冷挤压成形过程的挤压力的变化,比较了传统挤压形式下和轴向振动激励形式下的成形压力值,通过挤压试验验证了模型模拟的准确性。试验结果表明,该新的挤压成形工艺能使万向节杯套成形压力降低21.78%,减载效果明显。研究结果表明,这种新的成形工艺可以为一些难成形零件的冷挤压成形加工打下良好基础。     

卡车驱动桥壳体机械扩胀成形工艺分析及实验研究

提出一种适用于中型卡车驱动桥壳体制造的施加轴向辅助推力的机械扩胀成形工艺。推导了低于金属再结晶温度条件下方管坯极限扩胀成形系数的解析式,并对成形过程中各力参量的匹配对极限扩胀成形系数的影响规律进行了分析,给出了径向胀形时轴向辅助载荷的取值范围。根据所得出的理论,以某5t卡车驱动桥壳为研究对象,基于有限元软件DEFORM-3D对成形过程的关键工序进行了数值模拟,获得了金属流动状态、应力应变分布及壁厚的变化规律,并对桥壳在扩胀过程中出现缺陷的形式和部位进行了预测。在挤压设备上进行了相关的物理试验,结果表明轴向辅助载荷对于防止胀形过程中发生拉裂的必要性。实测了试验中合格样件的外形和壁厚分布,试验结果与有限元模拟结果吻合,从理论和实践上验证了机械扩胀成形工艺应用于制造中型卡车驱动桥壳的可行性。     

不对称万向节叉冷挤压成形有限元模拟和模具设计

基于DEFORM-3D软件对不对称万向节叉冷挤压成形过程进行有限元仿真,分析成形过程中行程载荷曲线、金属流动、温度场和等效应力分布,预测了模具设计中可能出现的问题。根据有限元分析结果指导设计了一套不对称万向节叉的模具,有效缩短了模具设计周期,降低了模具设计成本。     

压铸机压射头冷挤压成形工艺DEFORM-3D优化分析

为了获得高质量的压射头,采用冷挤压成形方式。基于压射头成形过程工艺的研究,设计了合理的工艺流程、冷挤压前处理工艺与边界条件,建立了正挤压和反挤压两种成形方式的有限元模型,以DEFORM-3D为平台,初步预测了冷挤压成形过程中材料应变场、应力场与流速场的分布情况。结果表明:采用正挤压成形,凹模径向负载比反挤压减小72.2%,模具寿命延长;等效应变增大了93.4%,材料变形更充分,性能有效提高。     

内压下角向型膨胀节端力分析方法研究

分析影响金属波纹管轴向刚度的主要因素,在考虑这些因素的前提下,提出一种内压作用下角向型膨胀节端力(端面弯矩、径向力)的简化计算方法。利用二维轴对称有限元模拟波纹管的拉伸和压缩,并折算成等效弯矩,得到克服刚度产生的端力矩。内压和弯曲产生的附加径向载荷对端力的贡献由梁模型获得。综合效果与三维有限元直接模拟相吻合。     

摩擦液柱成形初始阶段的二维轴对称数值模拟 

基于二维轴对称有限元模型,通过外部施加表面热流强度的手段对摩擦液柱单元成形(FHPP)初始阶段的热力耦合接触摩擦问题进行了数值模拟。结果表明：金属棒接触摩擦表面上的温度上升迅速,当其材料的屈服强度降低到一定值后就会在轴向应力的作用下发生塑性流动,进而对预钻孔底部进行填充;所施加的轴向应力、转速以及金属棒与预钻孔之间的径向间隙对成形过程都有不同程度的影响,轴向应力对成形过程的影响较转速对成形过程的影响略大,而径向间隙对成形过程的影响相对较小。     

滚动轴承振动性能试验机的设计及仿真分析

为开展滚动轴承动态可靠性设计方法研究,模拟轴承在机械系统运行过程中的实际外部振动工况,进而获取轴承的振动、温度等数据,进行了滚动轴承振动性能试验机总体结构及各组成部分的设计与选型,通过有限元软件ABAQUS对试验机的振动激励耦合加载过程进行仿真计算,得到了外部振动激励与径向静载荷耦合作用下的振动曲线,分析了径向静载荷对轴向、径向外部振动激励作用效果的影响,验证了外部振动模拟的可行性与试验机设计的合理性。     

矩形花键轴冷挤压的数值模拟分析

采用金属成形有限元分析软件DEFORM,模拟CG125摩托车发动机主轴的矩形花键冷挤压成形过程,得到挤压过程中的模具受力图及坯料的应力分布图.结合数值计算的结果,探讨冷挤压过程中的塌角与金属堆积现象.工艺实验表明,该冷挤压工艺与模具设计合理,数值模拟分析对冷挤压模具设计具有一定的指导意义.     

A real time marking inspection scheme for semiconductor industries

The deformation and densification behaviour of sintered hypo-eutectoid steel ring preforms with carbon contents of 0.35% and 0.65%, under cold axial deformations, have been studied in order to understand the influence of various forming parameters such as flow stress and percentage axial height reduction on the densification process. Four different conditions of material deformations, namely, pure upsetting, deformation constrained along radial inward direction, deformation constrained along radially outward direction and, finally, deformation of material and pores constrained along both inward and outward radial directions have been applied during the axial cold forming tests. Results of the investigations have established that highest densification rate is achieved in rings subjected to the most severe flow constraint of fully restrained radial flow, at comparatively lower levels of axial deformations. Both carbon content and initial sintered ring geometry are also found to influence the deformation as well as densification rates during the cold forming process. Ring preforms of lower initial geometry, namely, 6:3:2 exhibit better densification rates irrespective of the mode of flow, but require lesser flow stress values, compared to those of initial geometry of 6:3:4. The densification process is observed to follow an almost linear trend in the case of fully constrained axial deformation, whereas, under less severe flow constraints, the same is observed to follow second or third order polynomials.     

带法兰阶梯轴冷镦挤复合成形工艺研究

针对带法兰盘阶梯轴的结构特点,提出了镦挤复合成形工艺方案,并分别研究了在冷镦挤条件下,不同直径坯料对成形过程的影响.采用有限元模拟软件对带法兰盘阶梯轴的成形过程进行了数值模拟,比较分析了不同坯料尺寸对变形过程中金属流动、应变以及载荷曲线等的影响.试验结果表明,采用冷镦挤复合成形工艺成形带法兰盘阶梯轴,可以获得高质量和高精度的锻件,实现近净成形.     

薄板台阶断面件FCF加工硬化特性

针对一种薄板台阶断面铝板材零件进行了FCF新工艺试验,采用DEFORM有限元软件对该零件冲压、冷锻组合加工变形过程进行了数值仿真,获得了其等效应力和应变分布,并通过显微硬度(HV)表征了试件表面的实际加工硬度特性。试验研究表明:成形过程中变形区及邻域材料的冷变形硬化效应比单一冲压和冷锻时更为显著,在该工艺中表现为冲裁与挤压、压印的迭加复合;零件下平面较上平面相应处的硬度值要高,差值范围在5%～10%之间;零件上下平面硬化效果从台阶内外缘处径向扩展逐步减弱,径向硬化效应区在0～1.4t(t为料厚)范围内。由此提出了一种新的加工硬化模型。     

冷挤压塑性流体动力润滑分析

应用流体动力润滑理论和塑性成形原理，分析了冷挤压润滑过程。在挤压的起始和终止阶段为非稳态流体动力润滑，而中间阶段可近似为稳态流体动力润滑。考虑冷挤压在高压及大剪切应变率工况下润滑剂的非牛顿特性，运用Ostwald非牛顿体模型，分别建立了冷挤压非稳态和稳态的塑性流体动力润滑（PHD）模型。采用Monte Carlo法得到了冷挤压润滑过程的油膜厚度、油膜压力以及摩擦力的分布规律。     

浮动凹模径向挤压力经验计算法

以双浮动凹模冷挤压十字轴为例,通过分析径向挤压时金属载荷的分布及关系,建立了理想刚塑性计算模型;同时以传统的正挤压模型和计算方法为基础,分割十字轴计算模型并建立了当量挤压力的受力模型,得到了一种径向挤压力的经验计算方法,计算出十字轴径向挤压时凸模的轴向载荷和凹模的合模力。将该方法推广使用到三叉轴和双叉轴的径向挤压,利用DEFORM-3D数值模拟对计算结果进行验证,确定了该计算方法的正确性和实用性。     

某型号行星齿轮冷闭塞精锻成形工艺分析

采用数值模拟和物理实验相结合的方法开展了差速器行星齿轮闭塞式冷成形工艺研究,深入分析了变形过程、金属流动场、成形载荷等,并基于浮动凹模技术设计了三层组合凹模结构。模拟结果表明：金属首先充填小端齿形,且大端齿顶溢流槽的存在显著改善了成形末期金属的流动状态,相比无溢流槽时总成形载荷由9550kN减小至5576kN,合模力减小50.72%,仅为2464kN。最后,进行实验试制,所得齿轮齿形充填完整,表面光洁,无需机加工,成形质量较好。