端面齿冷锻成形有限元模拟

针对电动工具用端面齿,采用刚塑性有限元法对其冷锻成形过程进行了分析,获得了材料变形过程中的等效应力、等效应变和成形载荷的分布规律。根据模拟结果分析了金属流动规律。研究表明:法兰下端面和弧形齿下端角隅处是最难充填区域,该类零件的成形宜用冷锻成形工艺。     

连接杆的冲锻连续成形工艺

为了解决滑撑组件连接杆采用连续模冲锻成形时,小凸模磨损严重、易折断或啃刃的问题,采用有限元方法分析了连接杆的冲锻连续成形工艺,发现成形锥形孔和台阶孔时多余的材料沿杆件长度方向流动使得杆件伸长,这种伸长变形使前序冲孔和后序修孔的小凸模承受较大的侧向力,导致小凸模寿命低、制件尺寸精度超差。提出了一种基于疏导法和隔离法的连接杆连续冲锻工艺,降低了压锥形孔和台阶孔工序的工序件伸长对成形的影响,使得新的连续模近似变成单工序模。实践结果表明,使用该方法可获得尺寸合格的零件,小凸模未再发生折断或啃刃现象,寿命大幅提升。     

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。     

基于DEFORM 3D的热锻工艺参数对连杆成形的影响分析

运用DEFORM 3D软件对汽车发动机连杆热锻成形进行了数值模拟,研究了不同始锻温度、模具预热温度、模具速度及摩擦系数对连杆热锻成形的载荷、等效应力及金属流动特性的影响。结果表明:随着始锻温度增加,热锻连杆最大成形载荷逐渐减小,最大等效应力减小,而最小等效应力和金属最大流动速度增加。模具预热温度越高,最大成形载荷越小。随着模具运动速度增加,热锻连杆最大等效应力先减小后增加,而最小等效应力则先增加后减小,金属最大流动速度逐渐增加。随着摩擦系数增加,热锻连杆最大等效应力逐渐增加,而最小等效应力基本不变,金属最大流动速度逐渐减小。     

双向厚差小圆角带轮冲锻成形工艺

对具有极小内外圆角、在横向和纵向均存在厚度差的带轮零件,进行冲锻成形。利用DEFORM-3D软件,对该带轮零件的冲锻成形工艺中的增厚工艺、极小圆角成形和整形过程进行分析,得到成形过程中金属的流动变形机制、等效应力及等效应变分布规律;确定合理的模具结构和参数,避免了冲锻成形过程中产生失稳折叠及凸凹不平等缺陷;根据模拟结果进行生产试制,验证了工艺的可行性和模拟的准确性。     

基于数值模拟的空间曲面壳体成形分析

为了解决空间曲面壳体的整体成形难题,针对空间曲面壳体零件的几何形状特点,采用三维刚塑性有限元分析软件Deform-3D软件,对空间曲面壳体的成形过程进行了数值模拟,分析了不同板料结构形式对成形过程的影响,获得了成形过程中等效应力极限-时间曲线图、凸模载荷-行程曲线图以及变形过程中的金属流动规律。结果表明:使用带椭圆孔的板料,能够获得满足要求的工件,优化了工艺参数,为空间曲面壳体零件的生产提供了参考依据。     

基于类等势场法的轮盘锻件预成形多目标优化设计

以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×10⁵ kN降为9.71×10⁴ kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。     

带台阶式齿轮槽钛合金沉头螺栓镦制成形仿真优化北大核心CSCD

针对带台阶式齿轮槽钛合金100°沉头螺栓镦制过程易出现冲针套台阶断裂失效的问题,进行Deform-3D有限元仿真优化,通过改变预成形坯件结构来改善精冲终成形时的受力情况,以达到延长精冲模使用寿命的目的。结果表明:将原成形方案改为沉头带锥孔的方案,可以改变终成形时材料与冲针套台阶的接触顺序,减小冲针套台阶与材料的接触时间和其所受应力,缩小冲针套台阶的应力集中区域;通过仿真得出优化成形方案,即最佳成形参数为α=100°、d=Φ8.5 mm和β=140°。最后,根据实际镦制情况对仿真得出的参数进行了调整,调整后的最佳成形参数为α=100°、d=Φ6.5 mm和β=140°,并且在该参数下得到了较好的成形结果,验证了该方案的可行性。     

基于CAE的汽车铝合金控制臂锻造成形工艺

以某汽车右上控制臂为研究对象,选用6082铝合金为锻造材料,分析了产品的结构特点及成形难点,确定了其成形工艺为两道次辊锻、两工位弯曲、预锻和终锻。根据锻模设计理论,采用Solidworks软件设计各道次模具,并通过Deform软件对6082铝合金控制臂成形过程进行模拟,从温度分布、等效应力应变以及金属流动等角度分析了各工序的成形情况。针对成形方案中变形程度最大的预锻工序,采用控制单一变量的方法,分析了坯料始锻温度及摩擦因数对预锻成形的影响。结果表明：预锻时,随着始锻温度的增加,平均等效应力减小,始锻温度在450～490℃时更合理;改善润滑,减小摩擦因数使得模具载荷降低,锻件的最大等效应变减小,有利于成形且提升模具寿命。最后,基于模拟结果结合实际生产进行了试验,得到了与模拟结果相吻合的成形锻件。     

极爪零件的温锻成形及其三维有限元模拟

分析了极爪零件的成形工艺 ,建立了该零件温锻精密成形的三维塑性有限元模型 ,模拟了其温锻成形关键工步 ,得出变形过程中材料的流动情况、变形载荷及模具的受力分布 ,模拟结果可以为该零件的成形工艺和模具设计提供依据。     

热处理对铝合金药筒热挤压成形影响的模拟分析

针对高强铝合金可挤压性低、伸长率小、难以实现塑性大变形的问题,以某铝合金药筒零件为研究对象,利用DEFORM-2D软件对该药筒坯件的热挤压成形过程进行了仿真分析。对挤压过程中材料的等效应力、应变等参数,以及成形过程中金属的流动规律进行了分析,讨论了均匀化后冷却方式对铝合金棒材挤压成形过程的影响。结果表明,随炉冷却后的坯料在挤压过程中等效应变分布更加均匀,等效应力峰值比水冷的小约10 MPa,而挤压温度每降低50℃,应力差值增大5 MPa,其所需的挤压载荷更小,最低能减少约15%,并通过试验验证了模拟结果的正确性。     

AZ80镁合金管材反挤压成形的数值模拟与试验研究

采用Deform-3D软件对AZ80镁合金厚壁管材的反挤压过程进行了数值模拟,模拟了不同挤压温度和挤压速度对反挤压成形过程的影响。结果表明,反挤压过程的等效应变主要集中在凸模与坯料接触处和管壁上,管材的内壁和外壁损伤值较大,容易产生损伤。挤压温度越高,管材成形的温差、等效应力和挤压载荷就越小,挤压变形越均匀。挤压速度越小,金属的流动速率峰值越小,金属流动越均匀,管材温差越小,挤压变形越均匀。通过镁合金管材的反挤压试验,验证了模拟结果的准确性。     

曲拐模锻成形过程数值模拟

以锻钢曲拐为研究对象,运用Deform-3D模拟软件中的成形模块对锻件模锻成形变形过程进行数值模拟,分析锻件毛坯在成形过程中的等效应力、等效应变和成形力。通过对锻后的锻件毛坯与工件进行对比,为曲拐模锻成形提供理论依据。     

极爪零件的温锻成形及其三维有限元模拟

分析了极爪零件的成形工艺，建立了该零件温锻精密成形的三维塑性有限元模型，模拟了其温锻成形关键工步，得出变形过程中材料的流动情况，变形载荷及模具的受力分布，模拟结果可以为该零件的成形工艺条幕人设计提供依据。     

微反挤压数值模拟与实验研究

将退火后的T2紫铜圆柱坯料进行常温压缩实验,根据所得应力应变曲线,采用DEFORM-3D模拟杯壁厚度为0.5mm的杯形件的微反挤压成形过程。研究了凸模速度和摩擦系数对材料等效应变分布和凸模载荷的影响。结果表明,凸模速度越大,材料等效应变差值越大,变形越不均匀,但对凸模载荷无明显影响。摩擦系数越大,材料变形越不均匀,且凸模载荷明显增加。根据模拟结果选择合适的工艺参数进行微反挤压实验,实验所得杯形件晶粒变形较均匀,与模拟结果较吻合。     

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。     

基于Pro/ENGINEER二次开发的筋板类锻件预成形设计

提出一种高筋薄壁类航空锻件预锻成形设计新方法,建立了典型的H型预锻截面数学模型,在Pro/EN-GINEER平台上二次开发了界面友好的预成形设计软件,应用DEFORM-3D有限元软件模拟典型结构件预锻及终锻过程,研究了预成形设计对模锻件变形均匀性及成形载荷的影响。结果表明,预成形设计能使锻件金属流动更加合理,锻件内部的变形更加均匀,同时能降低锻造过程的成形载荷。     

板材零件局部体积成形技术研究

板材局部体积成形技术,或称为板材热冲锻成形技术,为近年来提出的一种板材零件成形方法,其特点是板材冲压成形时不但完成板材零件形状的成形,还兼有局部结构的体积成形,例如局部凸柱、凸台、凸筋等结构的成形,适合于成形镁合金、铝合金等金属的成形,尤其适于替代一些电子器件外壳的铸造加工产品。文章介绍了板材热冲锻成形技术的原理、主要工艺控制参数,并对镁合金盒形件的热冲锻成形过程进行了实验研究和计算机模拟分析。针对带有螺丝柱的典型AZ31B镁合金方盒件,通过实验和有限元模拟,研究了其热冲锻成形工艺。实验表明,在再结晶温度以上冲锻2mm或3mm厚的镁合金板材有很好的成形能力,盒形件的周边和内部凸柱都能同时成形。研究结果表明,合理的模具结构、摩擦润滑条件和加热温度等参数,可以获得侧壁高度均匀、凸柱高度合适、无吸孔和凸柱断裂等缺陷的工件。     

AZ80镁合金深孔筒形件数值模拟及试验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机得到AZ80镁合金的流动应力-应变曲线,根据应力-应变曲线求得材料热变形的材料常数,基于刚塑性有限元法,对AZ80镁合金的反挤压过程进行数值模拟。分析挤压过程中的载荷-行程曲线以及坯料内部的等效应力、等效应变分布,并就挤压温度和挤压速度对反挤压过程的影响进行分析。根据模拟结果对筒形件进行反挤压试验,分析成形件的显微组织及力学性能。模拟结果表明,镁合金深孔筒形件的最佳反挤压温度为360℃,反挤压速度为5 mm·s-1。采用此工艺制备的筒形件表面质量良好,组织得到明显细化,且其抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为324 MPa,216 MPa和11%。     

某VCR发动机齿板热锻成形参数研究

对某VCR (Variable Compression Ratio,可变压缩比)发动机齿板热锻成形进行参数影响和优化研究,可为锻件质量控制提供理论依据。基于DEFORM-3D,建立了该过程的有限元仿真模型,研究了坯料始锻温度和上模下压速度等参数对金属填充模腔情况、成形载荷、终锻件温度和等效塑性应力分布等的影响。结果表明:在研究的参数范围内,金属填充模腔完整,无折叠缺陷;当坯料始锻温度升高或上模下压速度加快时,各工步所需载荷和终锻件的最大等效塑性应力均减小,终锻件温度升高。最终获得了较优参数,即坯料始锻温度为1050℃、下压速度为50 mm·s~(-1)时,终锻件温度分布合理、填充饱满、无折叠和表面过度氧化缺陷,且锻件应力和成形载荷小,并对较优参数进行了实验验证。