双联齿轮精锻成形工艺及数值模拟分析

针对双联齿轮的结构特点,提出了两种双联齿轮成形工艺,设计了坯料的合理形状,建立了三维有限元分析模型。通过工艺分析和不同工艺条件下的材料流动过程三维有限元动态仿真,研究了变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、几何尺寸变化以及成形件几何质量和缺陷等。对比有限元模拟结果发现:闭式模锻工艺齿形填充较差,产生折叠缺陷或充不满现象;挤压成形工艺齿形填充良好,是双联齿轮精锻成形的优选方案。研究结果为双联齿轮成形工艺实用化研究提供了理论指导或技术支持。     

基于Deform-3D的重型汽车新型同步环精密成形过程有限元分析

重型汽车新型同步环是一种基本对称结构的、带有3个Y型凸台的环形薄壁型零件,主要用于汽车行驶中平稳快速换档。由于新型同步环形状复杂,成形困难,锻造时极易产生填充不满、折叠等情况,因此合理设计锻造工艺与模具结构是一个关键。利用非线形有限元分析软件Deform-3D对重型汽车新型同步环精密成形过程进行仿真,获得成形过程中的应变、应力、材料流动情况,同时对成形过程中的缺陷如折叠、裂纹,进行预测。通过对同步齿环成形过程分析与缺陷预测,可以有效缩短产品开发周期。     

单榫头叶片叶身精锻成形规律

利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性有限元模拟系统对单榫头叶片精锻过程进行了模拟分析,揭示了其叶身精锻成形规律,并以塑泥为模拟材料,采用物理模拟的方法对其进行了试验验证。三维有限元数值模拟结果与物理模拟结果的良好吻合表明了单榫头叶片精锻过程三维数值模拟结果的可靠性。该研究对叶片精锻过程的预成形毛坯的优化设计具有重要的指导意义。     

圆柱直齿轮闭式锻造有限元分析

圆柱直齿轮切削加工生产效率低,能耗大,常温下闭式锻造可以有效地改善这些缺陷。本文利用三维有限元分析软件Deform-3D,模拟齿轮成形过程。通过对成形阶段等效应力、等效应变和行程载荷曲线的分析,归纳金属流动规律,为圆柱直齿轮的生产提供理论参考。     

曲轴RR法镦锻成形的数值模拟与缺陷预测

针对我国大型曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题。采用3维刚塑性有限元法模拟了曲轴RR法镦锻成形过程。通过分析其塑性流动规律与特点,得出模具设计不合理是曲轴拐颊充不满的主要原因,提出了防止该成形缺陷产生的新的模具结构设计方案,从而为曲轴镦锻工艺及模具设计提供了科学依据。     

单榫头叶片精锻三维热力耦合有限元模拟

叶片是航空发动机中一类量大面广的重要零件,精锻是叶片锻造的发展趋势。叶片精锻过程属于高温大变 形过程,坯料与模具和环境之间存在着热交换,同时塑性变形功以及坯料和模具间的摩擦功不断转化为热能,其结 果促使坯料内的温度场不断发生变化,进而影响到坯料的变形行为,并进一步影响锻件的微观组织及机械性能。因 此,本文采用三维热力耦合有限元数值模拟技术,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟 系统对单榫头叶片精锻过程进行了模拟分析,研究了叶片精锻成形规律。该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶 片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值。     

基于数值模拟的叶片毛坯径向锻造成型分析

基于Simufact.Forming径向锻造模块对某叶片毛坯锻造成形过程进行数值模拟分析,研究了径向锻坯到叶片模锻的成型过程,获得了叶片锻坯在径向锻造过程中等效应变以及锻流线分布规律。深入分析锻坯锻透性,并对径锻成形过程进行理论计算和试验验证。结果表明:适当提高相对压下率能使锻坯变形均匀,采用拉打径向锻造方式能够有效保证锻坯成型的尺寸精度,得到的叶片锻坯模锻充型效果较好,飞边分布均匀,锻坯心部等效应力在锻打时有规律地发生波动,旋转锻打使金属材料沿周向流动,锻流线的扭转角与旋转角相一致,锻坯质量较好,无明显缺陷。     

冷成形精密螺钉数值分析与工艺优化

利用有限元数值模拟仿真技术对精密微型螺钉的模具设计和成形工艺进行优化 ,对优化结果进行试验研究 ,并对成形缺陷进行金属学分析 ,讨论影响缺陷产生的因素 ,从理论上寻找缺陷产生的原因 ,从实践上印证理论分析和有限元模拟结果 ,最终得到可以消除裂纹和折叠缺陷的模具和工艺设计。     

摩擦对叶片精锻预成形毛坯放置位置影响规律的研究

利用自行开发的叶片锻造过程三维有限元模拟分析系统对不同预成形毛坯在不同摩擦条件下材料充填模腔的过程进行了模拟分析,获得了叶片精锻过程中摩擦对预成形毛坯在模具中放置位置的影响规律:当摩擦因数较小时,材料首先充满左侧型腔,此时,要获得合格叶片精锻件,需将预成形毛坯在模具中的放置位置向右移动,不同截面右移的距离大约是叶片该型面弦长的5％-10％。随着摩擦因数的增大,材料几乎同时充满模具左右侧型腔,说明在该条件下预成形毛坯在模具中的放置位置是比较合理的。该研究对叶片精锻工艺的优化设计具有重要的指导意义。     

6061铝合金杯形件挤压成形模拟分析及实验研究

以6061铝合金杯形挤压件为研究对象,分别使用Deform-3D及MSC.Superform软件构建三维和二维弹塑性有限元模型,预测成形缺陷,分析了缺陷产生的机理并提出了提高模拟精度的方法,并进行了实验验证。结果表明,几种规格的铝合金杯形件均存在成形缺陷,主要表现为充填不足、折叠和裂纹。对于该轴对称问题,二维有限元模型的计算结果优于三维模型的计算结果,模拟结果与实验结果较吻合。     

Hybrid forging processes of micro-double gear using micro-forming technology

Micro-gear is an important actuating component used widely in micro-electromechanical systems (MEMS) devices. Forming and assembly technology of micro-parts are urgently needed to be developed. In this paper, novel hybrid processes combining isothermal enclosed forging process with two kinds of piercing methods have been presented to manufacture the micro-double gear. The metal flow and filling quality were studied with finite element (FE) simulation. The results show that the hybrid forging process with central piercing method can improve the defects (underfill and declining shaft) generated by double-ended piercing method. Based on FE analysis, the experiments of hybrid forging process was investigated with central piercing method and the micro-double gear was manufactured with good quality. The results show that central piercing method can solve the shortcoming of inclining shaft with double-ended piercing method. The hybrid forging process is an appropriate technology for manufacturing the micro-double gear.     

叶轮半固态挤压锻造过程数值模拟

采用DEFORM3D软件对叶轮的半固态挤压锻造过程进行了数值模拟,获得了叶轮成形的主要参数变化规律.结果表明:半固态挤压锻造法可以完成叶轮的成形;叶轮的成形可分为三个阶段,叶片主要是依靠材料的挤压完成成形的,在叶片成形的中期,坯料内部尤其是叶片根部存在着变形不均匀现象,而在叶片成形后期,挤压力急剧增大,最终挤压力为2 780 kN.     

新型马氏体不锈钢1Cr10Co6MoVNbN热加工工艺研究

1Cr10Co6MoVNb是一种新型马氏体热强不锈钢,用于某发动机高压压气机转子、盘、叶片和密封圈等重要部件,是国产化研究的重要材料。通过分析计算锻造和装炉温度、加热速度、保温时间等参数,制订出理想的锻造加工工艺,并在进口2 000t快锻机上进行了锻造成型工艺试验。结果表明,制订的锻造生产工艺合理可行,钢材锻后具有良好的低倍、断口组织,淬回火状态下具有良好的综合力学性能,超声波探伤100%达到技术要求,满足了国产化用材的需要。     

有限体积法研究钛合金叶轮等温精密成形

针对钛合金叶轮形状复杂、受力状况恶劣以及钛合金材料导热率低的特点,研究了叶轮等温锻造工艺中叶片顶部形状的设计、坯料直径的选择以及工艺参数的制订等技术难点.采用有限体积法模拟了Ti-6A1-4V钛合金叶轮的等温精密成形过程,分析了成形过程中金属的流动行为和对模具的充填能力,给出了成形各阶段工件的温度场和应变速率场分布情况.模拟结果表明,等温精密锻造钛合金叶轮,不仅可以获得很好的金属流线和满意的几何形状,而且由于成形的温度和应变速率条件有利于Ti-6A1-4V材料发生超塑性变形,还可以得到分布均匀的等轴细晶组织,提高锻件的力学性能.     

汽车前轴精密辊锻成形过程的数值模拟

汽车前轴的精辊-模锻工艺是一种用小成形力锻造设备成形较大型前轴锻件的塑性加工技术,其工艺关键在于精密辊锻。前轴的精密辊锻分4个道次,是典型的局部成形工艺。辊锻工艺由于旋转的模具与辊锻件之间的接触区域在不断变化,一直以来成为数值模拟的难点。对4个道次的模具建立了模型,采用三维刚塑性有限元程序DEFORM-3D模拟了前轴精密辊锻工艺,分析了辊锻过程中金属变形的规律,研究了模具参数对成形质量的影响以及辊锻力矩的变化规律。模拟结果对于改进辊锻工艺设计、提高模具设计水平具有指导作用。     

Intelligent Classification of the Drop Hammer Forming Process Method

Forging is a cost-effective way to produce net-shape or near-net-shape components. Forged components are used throughout the manufacturing sector in many different applications. Owing to the lack of an accurate process model, modern forging operations still largely rely on operator skills and experience. The expertise of skilled operators can help to develop a forging process model. However, these operators’ expert knowledge is accumulated through years of hands-on experience and is often biased towards their own heuristic. It is well known that accurate acquisition of this type of knowledge is challenging and time-consuming. In this paper, an innovative approach is developed to acquire forging process knowledge automatically by combining learning ability of the neural networks with the structured knowledge representation of rule-based systems. The approach is applied to the classification of process methods used in a type of impression-die forging, namely, drop hammer forming. Specifically, process data from an aerospace company’s production facility are collected. The data are processed and then used to train a back-propagation neural network. By analysing the connections and weights of the trained neural network, concise and intelligible rules are extracted. These rules can be used to allow a clearer specification of the drop hammer forming process plan and to shorten learning curves for novice operators.       

金属塑性成形技术研究

金属塑性成形过程的选择和实施与材料,成形件的几何形状、过程的实施条件(压力、温度和速度等)密切相关。根据金属塑性变形的特点,在机械制造中常用锻造的方法来生产各类高强度、南韧度的毛坯或半成品,常用的锻造方法有自由锻、模锻和胎模锻造。本文介绍金属塑性成形中的自由锻造部分。