基于正交试验的车用螺母成形分析及模具磨损优化

以某车用锁紧螺母冷镦成形为研究对象,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件DEFORM-3D对模具磨损及成形载荷进行模拟分析。结果表明:制件成形符合工艺要求。为得到更优的成形效果,选取上冲头切入角、冲压速度、模具表面硬度、摩擦系数作为因素,设计正交试验,以降低模具磨损和成形载荷为目标对因素进行优选。分析得出各因素对结果的影响趋势,并通过综合考虑生产效率、能量消耗、设备磨损等因素,得到了最优工艺参数组合为上冲头切入角20°、冲压速度5 mm·s-1、模具表面硬度61 HRC、摩擦系数0. 12。采用最优参数重新进行模拟,上冲头使用寿命得到了大幅提升,并予以试模验证。     

支撑板冲压成形模具磨损分析及优化

以某支撑板冲压成形为研究对象,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件DEFORM-3D对其冲压成形过程中出现的模具磨损进行模拟分析,探索了其磨损原因;为最大化模具使用寿命,采用正交试验对影响模具磨损的工艺参数进行优选。选取冲压速度、摩擦系数、模具硬度、压边力作为因素,设计4因素4水平的正交试验,通过对试验结果进行极差和方差分析,得出各因素对结果的影响趋势,综合考虑后确定最优参数组合为:冲压速度为5 mm·s^-1、摩擦系数为0.12、模具硬度为64 HRC、压边力为280 kN,同时,根据模拟结果对模具使用寿命进行预测。采用优化后的参数进行试模,发现模具的使用寿命与模拟结果基本一致,模具使用寿命大幅延长,验证了有限元分析结果的正确性。     

精冲模具的磨损及其防护

对精冲模具的特点、机理、精冲要求和精冲材料进行了初步的分析,特别对精冲模具的磨损机理进行了认真的分析,并从磨损形式和模具间隙等方面,提出了减少模具磨损的防护措施和提高寿命的途径。     

汽车三叉式万向节精密成形工艺

采用开式模锻工艺生产汽车三叉式万向节,需要切除飞边,不仅材料利用率低,同时由于金属流线被切断,影响零件的力学性能及使用寿命。为解决上述问题,提出了闭塞式单向挤压、闭塞式双向挤压两种精密成形工艺,并采用DEFORM有限元软件对两种工艺下的零件成形过程进行了数值仿真模拟,分析比较了两种工艺下的零件成形情况、金属流动规律、载荷-行程曲线,以及模具磨损情况。结果表明:在闭塞式单向挤压成形工艺下,零件存在填充不完整、销轴弯曲、端部出现斜面等缺陷,而在闭塞式双向挤压成形工艺下,零件成形良好;闭塞式双向挤压成形工艺中,金属流动更为合理、模具间承受载荷大小的差距更小,利于集体换模,且模具磨损量更小,模具使用寿命更长。经实际生产试验,获得了质量良好的三叉式万向节制件,验证了数值仿真模拟结果的准确性与可靠性。     

基于正交试验的曲轴热锻工艺参数优化

根据某曲轴模具磨损,基于Archard磨损有限元理论,从模具磨损失效出发,针对影响模具磨损量的工艺参数,设计正交试验。采用Deform数值模拟,研究了工件初始温度、模具初始温度、工件与模具之间摩擦系数以及模具硬度对成形载荷和模具磨损的影响。优化了曲轴热模锻成形的工艺参数,综合考虑多指标因素,分析得到影响曲轴成形力和模具磨损量的最优工艺参数,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、摩擦系数为0.3、模具硬度为65 HRC。     

大型压力容器封头冲压成形模具易损分析

传统大型压力容器封头模具在冲压成形过程中易出现磨损失效,降低了封头产品质量和模具使用寿命,严重影响生产效率。利用ABAQUS软件建立了与大型压力容器封头实际冲压成形模具一致的有限元模型,通过进行有限元模拟分析及相关冲压成形实验,对封头模具易磨损的主要因素进行对比分析,并对传统大型压力容器封头模具的材料硬度值、摩擦系数、凸模和凹模间隙进行合理改进。结果表明,选择模具材料硬度值在75~85 HRC之间、摩擦系数在0.06~0.12之间、凸模和凹模间隙在1.1~1.3 mm之间时的模具磨损量最小。     

斜齿圆柱齿轮旋转精冲过程模具磨损模拟分析

在Deform-3D软件平台上建立了斜齿圆柱齿轮旋转精冲成形三维刚塑性有限元模型.基于Archard磨损模型对精冲过程进行了凹模模具磨损分析,得到了模具工作表面各点的磨损分布,确定了最大磨损发生区域,并与直齿圆柱齿轮精冲模具磨损进行了对比分析.通过单因素变量法,研究了反顶力、压边力、冲裁速度、凸凹模间隙、凹模圆角半径以及凹模初始硬度对模具磨损的影响关系.研究结果表明,磨损模型能准确预测旋转精冲过程中主要工艺参数与磨损之间关系,并从工艺设计方面提出了减小模具磨损的措施.     

越野车外星轮成形工艺模拟研究

对越野车外星轮成形进行了应变、热、磨损等多因素耦合下的模拟,分析了预、终成形过程的金属流动特性及模具和坯料的温度场分布,对局部温度的升降进行了解析,并针对工位问的热量散失进行了有效的预测.应用Archard模型分析了终锻成形模具在复杂多因素耦合情况下的磨损情况,预测了单次磨损深度分布,为间接预测模具寿命提供依据.依据模拟设计的工艺方案得到了很好的实验验证.     

基于Deform的汽车法兰盘体零件锻造成形工艺

精密锻件在工艺设计初期通常存在多种成形工艺方案,为确定最合适的工艺,以汽车法兰盘体零件为研究对象,应用CAE分析软件Deform-3D进行了热力耦合数值模拟。由于零件结构复杂,通过分析可知无法一次成形,结合塑性成形技术,初步确定了3种成形工艺方案。首先,从锻件的成形质量及模具使用寿命方面进行了全面的分析和比较。然后,通过建立数学评估模型从应力值、应变值、模具载荷值、零件损伤值等多方面进行优选。结果表明,方案3在锻件质量、模具使用寿命等各方面均存在优势。最后,采用方案3成形工艺进行了生产试验,获得的法兰盘体零件成形饱满,外形良好、无缺陷。通过有限元技术与数学模型的有机结合,能够高效地获得最佳工艺,大大降低试模成本。     

汽车突缘叉热锻模具磨损的有限元分析及验证

在热锻过程中,模具表面不断受到循环机械载荷和热冲击的影响,因此,磨损成为模具失效的主要原因.针对汽车突缘叉模具磨损严重的问题,提出了一种突缘叉热锻成形工艺,基于Archard磨损理论模型,建立了突缘叉热锻成形过程中的热-力耦合有限元模型,并研究了热锻成形过程中锻件的成形情况,同时对模具磨损最严重的位置进行了预测,最后通...     

Monte Carlo simulation of extrusion die life

Due to the high cost of metal forming tools (especially in hot extrusion), one of the major goals in tool design is a longer service life. Estimation and prediction of tool life thus becomes critically important for performance evaluation of the tools. The two most dominant failure mechanisms for extrusion dies (solid, hollow, and semi-hollow dies all taken together) are fracture and wear. In the first part of the paper, a fracture mechanics based fatigue life prediction model is described. A similar treatment is then presented for wear-related failures. Fracture and wear usually coexist as failure modes, and final die breakdown occurs due to the mechanism that becomes dominant. Therefore, a competing fracture–wear model has been later developed to represent the complete die failure situation. Attempt has been made to correlate the stochastic nature of various fatigue and wear related die parameters to die life. Monte Carlo simulation has been used to predict the life distribution of a die for a given set of manufacturing conditions and mechanical properties. In comparison with actual life data from the industry, the simulated life yields very realistic predictions.     

DP780模具材料冲切磨损特性和冲切试样断面质量研究

由于超高强度钢板具有高强度、高韧性等特性,在冲切过程中对模具材料的磨损更严重,因此比较不同模具材料在冲切超高强度钢板时的抗磨损性能并选择合适的模具材料显得尤为重要。采用平行镶块组装形式的模具进行DP780超高强度钢板的冲切试验,并对不同冲切次数时3种模具材料（CALDIE、YXM1、SLD）对应的冲切试样的断面质量进行统计,以此分析模具材料的抗磨损性能。试验发现：冲切试样毛刺高度的变化能较好地反映出模具材料的磨损情况,冲切间隙的变化会影响试样断面剪切带宽度变化。CALDIE镶块在冲切试验的前期冲切试样质量最好,但后期其对应的冲切试样毛刺高度明显增加,说明CALDIE的稳定磨损期较短,这也降低了总的抗磨损性能。SLD镶块对应的冲切试样塌角高度、剪切带宽度及毛刺高度均是最大,说明其抗磨损性最差。综合比较发现,在冲切DP780板料时,SLD抗磨损性能最弱,CALDIE最好,YXM1介于两者之间。     

热锻工艺参数对模具磨损影响的有限元分析

针对某差速器盖热锻模,基于修正的Archard磨损模型,应用有限元模拟软件Deform分析了坯料和模具预热温度以及成型速度对终锻模磨损的影响规律。研究结果表明,在试验数据范围内,随着坯料预热温度的升高模具磨损量呈减小趋势,当坯料预热温度超过1230℃时,这种趋势放缓;提高模具预热温度,模具磨损量逐步增大,当预热温度超过200℃时这种趋势更加明显;成型速度小于400mm/s时,模具磨损量随成型速度的提高而减小,当成型速度超过400mm/s时,模具磨损量随成型速度的提高会先增大后减小。     

制动摩擦材料的研究与发展现状

摩擦材料的性能是影响机械设备工作可靠性的重要因素,研究摩擦材料对改善制动系统的制动效能具有重要意义。从制动摩擦材料的分类与制备、摩擦磨损性能与机理以及性能预测三个方面,对制动摩擦材料的研究与发展现状进行了调研。首先,介绍了制动摩擦材料包括金属基、半金属基、非金属基三种类型,阐述了各种摩擦材料常用的制备方法及应用领域;其次,分析了制动压力、制动速度等工况对摩擦磨损性能的影响规律及其作用原理,简述了常见的磨损形式,并结合无石棉闸瓦的SEM微观形貌,重点探讨了粘着磨损、磨粒磨损、切削磨损、疲劳磨损与热磨损各自的产生机理及其主要影响因素。此外,归纳了摩擦材料性能的预测与分析方法,并以BP神经网络为例介绍了人工智能技术在摩擦学性能预测中的应用。最后,指出了陶瓷摩擦材料与功能性摩擦材料是未来摩擦材料的发展方向。     

锥孔锻件自动化闭式热挤压工艺

针对锚固装置中的锚套典型件,设计了自动化热挤压工艺。试生产中出现锻件质量不稳定和模具寿命太低等问题,导致难以实现自动化生产。质量不稳定的表现是锻件同轴度超差且无规律,模拟分析了预锻同轴度对成形凸模等效应力和偏移量的影响,并通过提高坯料尺寸精度和调整镦粗高度解决了同轴度的问题,使锻件同轴度从最大Φ0.86 mm减小到Φ0.4 mm以内,确保了锻件质量稳定合格。成形凸模失效的表现是磨损,模拟分析了不同材料、润滑系数、凸模长径比对模具磨损量的影响,并通过实验确定:润滑剂采用水基石墨,凸模材料采用3Cr2W8V钢,将模具寿命从1500件提高到10000件以上,可以连续生产20 h以上。最终实现班产不换模具且无废品,达到自动化生产的要求。     

镁合金热室压铸机压射室材料摩擦磨损机制研究

针对镁合金热室压铸机压射室和冲头的工况条件和工作特点,阐述了两者之间的接触机制,分析了腐蚀、磨损及腐蚀与磨损的协同作用的研究现状,为改善和提高压射室材料的使用寿命提供依据。     

考虑温变效应的搅拌工具磨损有限元分析

根据搅拌摩擦焊接过程材料热物参数温变特性，基于库伦摩擦做功和经典Archard磨损理论，分别建立了6061铝合金薄板搅拌摩擦焊热源修正模型和搅拌工具H13模具钢磨损模型，并嵌入到Deform有限元仿真软件中，模拟了有无考虑温变下搅拌工具的磨损量分布形貌和磨损规律. 结果表明，两种情况下搅拌工具磨损量分布形貌基本一致，温变效应使得搅拌工具和接头材料间力热作用加剧，在焊接过程中，搅拌工具的磨损系数对温变效应的敏感性要大于材料硬度的变化. 考虑温变效应的搅拌工具磨损模型能更加反映其磨损变化规律，具有较高的磨损预测精度.     

Blanking tool wear modeling using the finite element method

One of the main objectives of the numerical process design in metal forming is to develop adequate tool design and establish process parameter in order to increase tool life and to improve part quality and complexity while reducing manufacturing cost. The prediction of tool wear in sheet metal blanking/punching processes is investigated in this paper using the finite element method. A wear prediction model has been implemented in a finite element code in which the tool wear is a function of the normal pressure and some material parameters. A damage model is used in order to describe crack initiation and propagation into the sheet. The distribution of the tool wear on the tool profile is obtained and compared to industrial observations. Furthermore, a numerical investigation has been carried out to study the effect of tool wear on the burr formation.     

长寿命热锻模的磨损分析与寿命预测

连续锻压生产中,热锻模承受热负荷与机械负荷,将导致热锻模因磨损、断裂、塑性变形、机械疲劳等形式失效,其中磨损失效所占比例最大.基于功能梯度材料和表面熔覆相结合的强化技术试制了长寿命热锻模试样,分析对比了均质热锻模和长寿命热锻模的磨损分布,并对两种热锻模使用寿命进行预测.研究结果表明,采用基于功能梯度材料和表面熔覆相结合...