空心轴穿孔旋压复合成形的有限元仿真

针对空心轴加工工艺复杂、材料利用率及加工效率低等问题,将某型空心轴穿孔及旋压成形工艺复合为穿孔旋压成形工艺,对其成形原理进行了分析。运用有限元软件Simufact建立了穿孔旋压复合成形仿真模型,对其在不同成形时间下的等效应力、等效应变等参数进行了有限元仿真,得到等效应力、等效应变的变化规律。结果表明:随着穿孔旋压成形的不断进行,最大等效应力及应变都逐渐向加工成形部位移动;不同成形时间下,最大等效应力及应变分布不同;随着距成形起始点的空心轴长度距离及距内侧厚度方向距离的增加,最大应变都先减小后增加。该研究能为空心轴穿孔旋压复合成形模具设计和工艺参数优化提供参考。     

汽车全空心半轴精密旋锻工艺的数值模拟

采用Forge2011软件数值模拟了25Cr Mo4钢汽车全空心半轴的精密旋锻工艺。首先,对汽车空心半轴精密旋锻成形第一工序典型段中的锤头载荷、等效应变场、应力场等各工艺参数进行了研究。然后,根据数值模拟结果确定了正交试验因素和水平,得到了较优参数组:单次坯料转角12°,锤头径向进给量0.5 mm,进锤速度7.5 mm/s。最后,基于正交试验的优化结果对全空心半轴旋锻加工进行数值模拟和产品试制,验证了优化工艺参数的可靠性。     

基于QForm的锥形轴径向锻造数值仿真

为了获得力学性能优良的锥形轴零件,分析了其径向锻造原理及工艺。运用有限元分析软件QForm建立了锥形轴径向锻造数值仿真模型,对径向锻造过程中的等效应力、等效塑性应变及不同转速、进给速度及摩擦系数对其最大等效应力、最大等效应变的影响进行了仿真。结果表明:随着转速增加,最大等效应力、应变逐渐减小;随着进给速度、摩擦系数增加,最大等效应力、应变都逐渐增加。     

径向压下率与送进率对径向锻造工件质量的影响

采用有限元法建立并验证了径向锻造成形轴类锻件的轴对称数值模型,对工艺参数进行无量纲化,分析了压下率与送进率等参数对径向锻造成形中应力及应变分布、端面形状和锤头打击力的影响。基于心部等效应变均匀分布、端面不出现凹坑以及在锻造过程中心部出现三向压应力且锻后不出现残余拉应力等准则,建立了压下率与送进率的合理配合区域,给出了利用以上规律,兼顾锻件质量、生产率、锻造设备最大吨位等要求,合理选择压下率与送进率参数的径向锻造工艺设计示例。采用本研究得出的径向锻造成形规律可以有效地提高锻件质量。     

基于Forge的汽车空心EPS转向轴旋锻成形数值模拟及工艺优化

利用Forge软件对08钢汽车空心EPS转向轴旋锻成形进行了数值模拟,通过正文试验研究了锤头相对转角、下压量、进锤速度和坯料轴向进给量对关键部位成形过程的影响。获得了汽车空心EPS转向轴旋锻成形的较优工艺参数:锤头相对转角为18°,压下量为1 mm,进锤速度为5 mm/s,坯料轴向进给量为0.5 mm。最后以优化的参数进行了样品试制,结果表明该组工艺参数所生产出的样品性能优良。     

X70大变形钢冷弯管应变分布研究

采用方形网格法测量X70大变形管线钢管冷弯加工前后外表面网格边长,以边长变化值来计算冷弯管不同区域的相对塑性变形大小,并作为冷弯管的塑性应变。分析了应变分布特点及其原因,并讨论了钢管的塑性成形性能。结果表明:冷弯管纵向应变与理论计算应变结果较为一致,应变随着单位步长内成形角度的增大而增大,选用纵向应变设计单位步长内成形角度较为合理,而横向应变变化较小,主要在-0.9%~0.5%范围内波动,仅在横向120°~150°、5~7 m的区域出现最大压应变-3.12%,高于理论应变(1.89%)约1.23%;在0.5°/300 mm的冷弯工艺下,应变分布较为均匀,管材表现出良好的塑性成形性能。分析认为单位步长内成形角度是影响应变分布的主要因素,通过设计合理的冷弯工艺,可保证冷弯管质量符合标准规范要求。     

GH4169高温合金锥形机匣冷旋成形规律

针对高温合金因室温加工硬化现象严重而导致旋压成形时易产生的破裂、表面波纹等缺陷,以锥形机匣构件为研究对象,探究其冷旋成形规律。基于Simufact平台建立了有限元模型,采用模拟与实验相结合的研究方法,模拟分析了多道次旋压过程中机匣构件等效应力和等效塑性应变的变化规律、壁厚的分布特征及工艺参数(道次间距p、旋轮进给比f、芯模转速n)对旋压件壁厚的影响,揭示了其成形规律。结果表明：工件顶部平板区Ⅰ区的等效应力、等效塑性应变沿径向突变,且边缘在中后期出现一定的应力集中和变形;斜壁区V区的等效应力、等效塑性应变沿轴向分层分布,沿周向分布均匀,且随着旋轮的进给和道次的增加而逐渐增大,最大值均位于工件端部Ⅳ区。斜壁区V区的壁厚总体呈先减小后增大的趋势,中部过度减薄,工件端部Ⅳ区壁厚达到最大值;壁厚均匀性随旋轮进给比和道次间距的增大呈上升趋势,芯模转速对壁厚影响不显著。实验结果与模拟分析一致,验证了模拟研究的可靠性。     

台阶轴径向锻造锤头数对锻透性和生产率的影响

采用Deform-3D对四锤头和两锤头径向热锻45钢台阶轴过程进行了数值模拟,依据等效塑性应变、平均应力和平均塑性应变在锻件中的分布来研究锻透性及揭示锻件端部缩孔的本质.结果表明:锻件中心的等效应变均大于零,说明10％的压下量已能锻透;锤头数目对锻件中心等效塑性应变的影响不大.采用锻件中心平均应力描述锻件内部的静水压力...     

D8轴头套管成形工艺改进

以汽车后桥的轴头套管零件为研究对象,分析了原有的锻造成形工艺。根据金属塑性流动理论和设计方法,提出新的热挤压工艺。经过实践证明,改进后的成形工艺不仅大幅度地提高了材料利用率、锻件的质量,降低了生产成本,还起到了节能减排的社会效益,取得了较好的效果。     

阳极板多道次辊弯成形过程数值模拟

利用有限元软件MAC.MARC,根据按辊弯成形工艺建立的辊花图,对阳极板多道次辊弯成形过程进行了数值模拟。基于动力显示算法,采用刚性辊轮沿板材长度方向运动的方式建立了阳极板多道次辊弯成形有限元模型。分析了成形过程中阳极板的Y向位移、等效应力与等效塑性应变的变化,重点研究了板材成形时等效塑性应变在弯曲角处的变化。结果表明,等效塑性应变的极值主要出现在当前道次所成形的弯曲角位置,且随成形弯曲角度的增大而增大。     

基于Simufact变薄拉伸锡青铜滑动轴承的应力应变分析

在相同减薄率下,基于Simufact软件对QSn7-0.2锡青铜滑动轴承(同一毛坯)分别进行1次变薄拉伸成形与3次连续变薄拉伸成形的数值模拟,以变薄拉伸后滑动轴承成形件沿壁厚方向的等效塑性应变与等效应力为评价指标,选取最佳成形工艺。结果发现,3次连续变薄拉伸的等效塑性应变与等效应力皆大于1次变薄拉伸;且1次变薄拉伸在壁厚方向上的应力、应变变化较小;沿壁厚方向由外至内,变薄拉伸的等效塑性应变呈逐渐减小的趋势,等效应力则是先减小后增大。     

直齿圆柱齿轮浮动凹模冷闭式镦挤成形数值模拟分析

结合齿轮浮动凹模锻造和分流锻造技术,提出了一模两击式直齿轮冷闭式镦挤新技术,即先进行环形坯料带活动芯轴的镦挤预锻,后进行无芯轴空心分流终锻的两步成形工艺.并通过DEFORM-3D数值模拟分析和比较,验证了该技术能解决成形力过大和齿形充不满等缺陷,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案.     

航空轴锻件用Maraging250钢热挤压成形数值模拟及组织性能

采用DEFORM-2D软件对航空轴锻件用Maraging250钢的热挤压过程进行数值模拟,分析了其在挤压过程中温度场、等效应变场和应力场等的分布规律,并对其挤压后的微观组织和力学性能进行了分析.结果 表明:热挤压成形后,锻件的温度沿径向向外表面呈升高的趋势;锻件主体区域等效应变为1.0～1.5,温度在1135～ 1174℃之间,锻件的温度分布和应变分布较均匀;锻件各部位的组织和力学性能具有良好的均匀性,其主体的平均晶粒尺寸为41.42～61.07 μm.     

汇气管热模拔成形热力耦合分析

采用弹塑性大变形热力耦合有限元法理论,应用有限元仿真软件ABAQUS,建立了汇气管热模拔有限元模型,研究了直径Φ508 mm、壁厚18 mm汇气管热模拔成形工艺过程。重点分析了不同温度场下热模拔成形过程中汇气管的应力应变及形变位移,得到了热模拔成形工艺最佳的温度场。研究分析表明:对于低碳钢汇气管,一般热拔制成形的最佳温度场控制在1000℃左右;拔制过程中,加热拔制区域的材料的塑性变形符合材料塑性行为的三个特征:初始屈、塑性应变增长和塑性强化;拔制成形后,管件的最大残余应力出现在拔制椭圆孔短轴附近,但都满足低碳钢的失效强度。最后,对比有限元模拟结果与实验结果获得了很好的一致性,验证了模拟的可行性。     

环形通道形型腔结构对杯状件反挤压成形的影响研究

借助于有限元分析软件DEFORM-3D,研究了环形通道形型腔的半锥形径向通道、全锥形径向通道以及半球形通道下,外径Φ200 mm、壁厚16 mm杯状件的挤压变形效果,研究结果表明:半球形通道下成形件挤压载荷和平均等效塑性应变值最小;而全锥形通道下成形件平均等效塑性应变值和挤压载荷最大;相比之下半锥形通道下成形件的平均等效塑性应变值适中,成形载荷适中。运用有限元模拟分析与物理实验相结合,对比分析了杯状件在半锥形通道下挤压成形与传统反挤压成形下的挤压载荷和成形件的平均塑性应变以及变形均匀性程度,结果表明:半锥形通道下挤压成形的杯状件,挤压载荷较传统反挤压减少近70%,平均塑性应变值约为传统反挤压的2.29倍且变形更均匀,成形件晶粒细化效果更明显、强化相分布较均匀。     

铍青铜薄壁管径向锻造工艺研究

采用GFM SX16径向锻机,研究了铍青铜QBe2薄壁管径向锻造工艺,设计并制造了径向锻造模具装置。毛坯为Φ125mm×Φ500mm铍青铜QBe2原始半连续铸造管坯,经两种不同的径向锻造工艺进行锻造。结果表明:热锻工步最佳锻造比为λ=2～2.3;冷锻工步应保证管坯在α固溶体中淬火软化以提高其塑性,冷锻的最佳锻造比为λ≤1.25,此时管坯表面裂纹消除。分析了铍青铜难变形合金管坯成形过程,计算了径向锻造过程的力能参数和塑性变形过程中的中心应力分布,验证了6个工步的径向锻造是获得铍青铜QBe2无缺陷薄壁管锻件的最佳方案。     

AZ31B镁合金板料摩擦热渐进成形中工艺参数对应力、应变、厚度的影响

为了探究工艺参数和应力、应变以及厚度之间的关系,利用摩擦热渐进成形技术加工AZ31 B镁合金板料,并结合有限元技术分析工艺参数包括下降量(1.0、1.5和2.0 mm)和工具头直径(Φ8、Φ10和Φ16 mm)与Mises应力、等效塑性应变和厚度的关系.结果表明:最大Mises应力在前期加载过程中以一定比例递增、中后期...     

7A04铝合金复杂零件超塑性成形研究

在对空心圆锥体外侧表面带凸耳的7A04铝合金零件超塑性成形结构工艺性分析的基础上，进行模具设计和超塑性成形试验。结果表明：该零件在超塑性成形过程中，金属将同时向凸耳和空心圆锥体模腔内流动充型，导致变形阻力增大而无法成形；必须分两步进行超塑成形：先成形空心圆锥体，再成形凸耳。与原机加工工艺相比，超塑性成形该零件的工艺简单，节省材料60％以上。     

铝合金拉杆热挤压过程数值模拟

分析了铝合金拉杆的热挤压成形工艺及模具设计.新工艺采用杆部反挤头部正挤的复合热挤压工艺进行生产,使材料利用率和生产率大大提高.运用Deform-2D软件对铝合金拉杆零件热成形过程进行了数值模拟,通过数值模拟获得铝合金拉杆挤压过程中材料内部温度场、应变场、塑性应变场等参数的变化规律.实际生产试验结果表明,对棒料进行热挤压成形是可行的.     

锡青铜筒形件变薄拉深速度对成形质量的影响

采用Simufact仿真软件,以仿真完成后成形件的等效塑性应变与等效应力作为评价标准,研究了变薄拉深速度对锡青铜筒形件力学性能的影响。以成形件的抗拉强度、伸长率与变形力为性能指标,对仿真结果进行间接验证。结果表明,随着变薄拉深速度的增大,锡青铜筒形件的等效塑性应变与等效应力皆呈现先减少后增大的趋势,当拉深速度为15mm/s时,整个加工过程的变形力最小,成形件的等效塑性应变与等效应力最小,抗拉强度最低,伸长率最大。