6061铝合金棒滚压工艺及表面成形精度调控研究

目的 针对6061铝合金棒滚压成形工艺,研究不同滚压工艺参数对影响表面成形精度的接触深度与回弹量的影响规律。方法 基于弹塑性理论,通过耦合滚压力、滚压球半径、工件半径等关键工艺参数,建立修正Hertz接触预测数学模型,结合有限元数值模拟方法对接触深度与回弹量进行分析,并利用由滚压成形实验得到的塑性变形深度验证所构建预测数学模型的准确性。结果 当滚压力为400、500、600 N时,塑性滚压深度为33.99、44.32、52.78μm;滚压速度的变化对塑性滚压深度的影响不大,当滚压速度从500 r/min增至700 r/min时,塑性滚压深度变化不足2μm。理论分析结果与仿真结果及实验结果的误差分别为11.1%及10.9%,验证了修正Hertz接触数学模型的准确性。结论 滚压力的变化直接导致塑性滚压深度变化且塑性滚压深度与滚压力呈线性关系,滚压速度的增大对材料塑性滚压深度的影响甚小。通过修正后的Hertz接触预测数学模型能有效预测6061铝合金棒被滚压后的表面成形精度,且滚压力是影响6061铝合金棒成形精度的主要因素。     

基于DEFORM-3D大型挤压筒温度场的仿真分析

在金属静液挤压成形工艺中,挤压筒与模具的预热工艺(预热温度、加热及保温时间)对金属挤压成形过程以及挤压制品的力学性能有着重要影响。本工作采用DEFORM-3D软件对40 MN卧式静液挤压机的挤压系统的温度场进行了有限元仿真,给出了挤压系统的稳态、瞬态温度场以及挤压筒内表面的瞬态温度分布;并对挤压筒内表面的温度进行了实验验证,测试结果表明,挤压筒内表面温度分布与仿真结果非常吻合,相对误差小于5%。因此,本工作所建立的温度场仿真模型为大型挤压系统预热工艺参数的确定以及挤压系统自身结构优化提供了一个有效的理论依据。     

浅谈液压油缸缸筒的车削加工方法

按技术要求，液压油缸缸筒的内iL表面粗糙度应达到Rn0．8μm，而普通车床的设计精度一般只能达到Rn1．6μm，笔者通过实践采用精镗后液压的加工工艺，使液压油缸缸筒的内孔表面粗糙度低于Rn0．8μm，表面硬度提高20％以上。     

活塞式液压缸作往复运动所受摩擦力不总是相等的

在液压系统中．液压缸是液压系统实现机械传动的执行元件，而其中直线运动的活塞式液压缸是一种形式的液压缸。活塞式液压缸的结构基本包括缸筒组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等，在密封装置、缓冲装置和排气装置正常工作的条件下，活塞和缸筒内壁只有实现良好密封，即活塞两边不产生内泄漏现象，才能保证活塞杆正常工作，要实现良好密封，活塞一定对缸筒内壁作用有一个活塞张力；再由于制造缺陷，缸筒内壁不可能达到绝对光滑，因而直线运动的活塞式液压缸在作直线往复运动时，受到活塞与缸筒内壁产生的摩擦阻力是肯定的。按照力学理论知识，活塞式液压缸做往复运动，受到活塞与缸筒内壁的摩擦力应该是相等的，但活塞式液压缸在现实工作中会不会出现往复运动摩擦力不相等的现象呢？本文将以实际实验为基础，根据实验现象，证明以上观点成立。     

皮带轮筒壁铲旋成形工艺模拟及参数优化

针对皮带轮筒壁成形,提出一种新的旋压工艺——铲旋技术。利用CATIA软件进行造型,Deform软件建立有限元模拟模型,以旋轮转速、直径、进给速度、圆角半径为优化参数,成形载荷为优化目标,通过设计正交实验,对皮带轮的内筒成形进行有限元模拟,并提取成形载荷曲线进行分析。研究得出一组最佳工艺参数。     

试述内孔滚压工艺原理

本文阐述内孔滚压工艺的原理,及滚压工艺参数及其合理的选择,并对滚压工艺进行深入研究,掌握滚压工艺特点,丰富内孔加工工艺方法。     

钢制轮辋滚压成形数值模拟与实验研究

目的 解决合金钢制轮辋滚压成形精度低和圆角减薄难以控制等问题。方法 通过Solidworks建立钢制轮辋三维模型,并对轮辋滚压模型参数进行优化设计,确定材料应力–应变、接触边界条件,且根据节点线速度相等原理计算钢制轮辋滚压成形时间步长。运用有限元软件Simufact Forming分析不同工艺参数对成形厚度的影响,在此基础上,优化滚压成形工艺参数组合,并分析各道次滚压轮辋应力和应变的仿真结果,引入质点追踪技术,分析应力在每个增量步内的变化规律。结果 对比分析仿真与实验测试数据,发现仿真厚度与实际厚度基本吻合,验证了滚压工艺仿真的正确性。结论 增大摩擦因数有利于工件成形,但当摩擦因数增大到0.3后,对成形壁厚影响不明显。随着进给速度的增大,测点厚度增加,此时利于成形,但进给速度过大,侧向力变大,易造成工件偏移。降低转速有利于控制轮辋减薄。在成形过程中,一滚凹槽先产生较大应力,且应变较大;二滚预成形轮缘,该处应力和应变均较大,且最大等效应力出现在轮缘部位;三滚轮辋精确成形,应力分布更加均匀,圆角变形相对较小,轮辋圆角减薄率明显提升。     

一种重型液压油缸加工工艺的研究

本文主要介绍一种重型液压油缸的机械加工工艺。液压油缸的机械加工其加工质量的好坏直接影响整个油缸的寿命和可靠性,缸筒加工要求高,其内表面粗糙度要求为Ra0.4~0.8μm,对同轴度、耐磨性要求严格。缸筒的基本特征是深孔加工,其加工工艺一直困扰着许多机械加工制造人员。     

1100铝合金双滚轮滚压包边模拟及实验研究

目的 研究双滚轮滚压包边工艺在1100铝合金包边成形中应用的可行性。方法 结合有限元模拟和L16(45)的正交模拟试验,研究1100铝合金双滚轮滚压包边过程中翻边高度、TCP-RTP距离、滚轮半径、圆角大小及滚压速度等因素对包边成形情况的影响规律,以及各因素对波浪起皱量及伸缩量的影响趋势,分析缺陷产生机理。结果 各工艺参数对波浪起皱量和伸缩量的影响显著性排序分别为：翻边高度＞TCP-RTP值＞滚轮半径＞圆角半径＞滚压速度;圆角半径＞滚压速度＞翻边高度＞滚轮半径＞TCP-RTP值。双滚轮滚压包边中使1100铝合金板材产生波浪起皱和伸缩量的临界应力分别为30和20 MPa。结论 根据正交试验结果选取最优参数组合进行模拟和实验,结果表明实验结果波浪起皱系数与伸缩系数分别为4.20%和4.98%,成形质量较高,证明了双滚轮滚压包边的工艺合理性。     

缓冲器缸筒成形工艺

针对缓冲器缸筒产品结构特点及性能要求,结合热冲压(挤盂+热变薄拉深)及冷变薄拉深成形工艺的特点,对缓冲器缸筒成形工艺方案,热冲压(挤盂+热变薄拉深)毛坯的形状和尺寸,热冲压(挤盂+热变薄拉深)及冷变薄拉深成形工艺等关键技术问题进行了研究。试验结果表明采用热冲压(挤盂+热变薄拉深)和冷变薄拉深相结合的工艺方法对缓冲器缸筒进行成形加工高效而经济,比传统热冲压后机械加工的成形工艺原材料利用率提高25%左右,同时所生产的产品尺寸稳定,力学性能一致性好。     

双筒形皮带轮多道次拉深成形工艺

目的 研究双筒型带轮多道次拉深成形过程。方法 根据冲压手册计算拉深道次与凸、凹模尺寸,并采用有限元模拟软件DEFORM,模拟分析多道次拉深成形过程。根据理论计算得出需要8道次拉深成形双筒形带轮。结果 随着成形道次的增加,内筒及外筒圆角处累积的应力应变值最大减薄最严重,从外筒至内筒壁厚持续减小,其中内筒底部圆角为厚度最小处。结论 通过8道次拉深的方法成形出所需的零件,零件壁厚达到所需要求,并成功试验出成形质量较好的样件。     

凸模结构对大截面带筋方筒件挤压力的影响研究

目的 解决大截面铝合金带筋方筒构件在反挤压过程中成形力大的难题,实现在3 000 t压力机下成功制备内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。方法 提出了一种使用新型棱台凸模结构代替平凸模结构的方法,用主应力法得出了棱台凸模结构与平凸模结构的挤压力计算公式,对比分析了2种凸模结构反挤压成形力的大小,并用DEFORM有限元软件模拟分析了不同结构参数下的棱台凸模反挤压过程,最终进行工程试制,验证了反挤压工艺的可行性。结果 通过主应力法得出了方筒形件的变形力计算公式,得出棱台凸模结构反挤压成形力小于平凸模结构反挤压成形力,经模拟分析得出在反挤压过程中棱台凸模结构的最优结构参数为棱台斜角15°、棱台高度40 mm,并在3 000 t压力机上成功制得内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。结论 通过数值模拟分析可知,与采用平凸模结构相比,采用棱台凸模结构时的反挤压成形力降低了约13%,同时减少了挤压变形过程中的金属流动“死区”。经实验验证,在3 000 t压力机上成形了内孔为665 mm× 665 mm的大截面带筋方筒形构件,实现了省力挤压。     

Failure Analysis of a Cracked Gasoline Engine Cylinder Head

This article presents a failure analysis on a gasoline engine cylinder head made of aluminum alloy, which has been used in passenger cars. During an endurance test, a crack initiated from the interior wall of a hole in the center of the cylinder head and then propagated through the thickness of the cylinder head. The metallurgical examinations are conducted in the crack origin zone. The results show that there are many casting pores due to poor quality of casting in the failed cylinder head which has certainly played a crucial role in initiating the crack. Finite element analysis of the cylinder head is performed to identify the stress components. Modeling of a bolt for the hole shows that the plastic stresses are occurred. Moreover, the lower strength of the material due to high assembly stress caused the failure in the cylinder head.     

Barkhauseneigenspannungsmessungen an einem schadhaften Hydraulikzylinder mit tribotechnischer Funktionsschicht

Barkhausen Noise Analysis of a Tribofunctional Coated Hydraulic Cylinder with a Defect An airplane hydraulic cylinder showed a leak caused by a fatigue crack with its origin on the inside of the cylinder. The main reason for the development of the fatigue crack were regions with tiny cracks and residual tensile stresses produced during final machining of the cylinder base material. Residual stress differences on the inner surface were measured by Barkhausen noise analysis without removing the tribofunctional coating. The Barkhausen noise results were confirmed by some x-ray stress measurements.     

Fatigue life analysis of a cannon barrel

A steel cannon barrel was tested and analyzed in order to predict its lifetime. Mechanical properties, fracture toughness and fatigue behavior were determined experimentally. The cannon barrel was assumed to have a smooth inner surface. On that basis, finite element analyses were carried out in order to determine the stress intensity factor as a function of crack length for the case in which the cannon barrel contains two symmetrically located cracks. The fatigue data was assumed to follow the Paris–Erdogan law. A statistical Monte Carlo analysis for the fatigue life of the cannon barrel was carried out with many of the parameters assumed to be random variables.     

深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析

综合考虑轴承径向载荷及转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了深沟球轴承多体动力接触有限元模型;以显式动力学有限元法为基础,采用全积分单元算法控制沙漏,设置质量缩放系数缩减计算时间,对内圈施加不同转速时的深沟球轴承进行动力接触分析,得出了深沟球轴承运转过程的动态响应及滚动体的应力分布。滚动体的最大和最小线速度分别出现在与内、外圈接触点上,各转速下滚动体与内圈接触的应力基本相同,滚动体与外圈接触的应力随转速增高而相应增大,滚动体与外圈间接触力的波动大于内圈,而滚动体与保持架间的作用力较小。研究表明,ANSYS/LS-DYNA是分析轴承运转过程动力接触问题十分有效的工具。     

不同元件故障状态下滚动轴承的动态特性研究

为探究局部故障状态下滚动轴承内部动态特性的差异性和相似性,以NU306圆柱滚子轴承为研究对象,利用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA构建正常以及外圈、内圈和滚动体分别故障时的有限元模型,得到不同故障状态下滚动体的应力特性、振动特性及运动特性。结果表明,当滚动轴承的不同元件发生故障时,故障前端应力均会滞后,后端应力均会提前,其中外圈故障时应力的变化最大;外圈故障时滚动体在经过故障区域期间的振动加速度先减小后增大,内圈和滚动体故障时振动加速度先增大后减小;外圈和滚动体故障时滚动体的公转转速均比理论公转转速小,内圈故障时滚动体的公转转速比理论公转转速大。所构建的有限元模型可用于探究不同元件故障时滚动轴承内部的故障机理,可为进一步研究滚动轴承的承载能力和使用寿命提供有力的分析方法。     

锻造比对身管膛线成形影响分析

目的膛线是身管的关键部位,其主要作用是使弹头旋转运动,以保持弹头飞离膛口后稳定飞行。膛线成形性的状况对枪管的初速、精度都有重要的影响,故需要分析径向锻造过程中不同锻造比对身管膛线成形性的影响。方法使用有限元商业软件Abaqus建立三维有限元模型,对身管膛线的成形过程进行数值模拟,得出不同锻造比对身管膛线成形影响的规律。结果锻造比大于35%时,阴线的边界处的Mises应力大于材料的强度极限,膛线因应力过大而扭曲;锻造比小于15%时,阳线上的菱角处成形不充分,膛线的阴、阳线边界不分明;当锻造比为25%时,膛线应力分布在合理范围内且成形良好。结论通过仿真得出新材料的合理锻造比范围在25%左右,在15%~35%之间。     

An experimental and numerical investigation on micro rolling for ultra-thin strip

The demand for miniaturized parts and miniaturized semi-finished products is increasing nowadays, because microforming processes can improve production rate and minimize material waste due to less forming passes. However, traditional macro metal forming processes and modelling cannot be simply scaled down to produce miniaturized micro parts. In this study, a 2-Hi micro rolling mill has been successfully built. Experimental and numerical investigations on the micro rolling process for ultra-thin SUS 304 stainless steel strip have been conducted. The experimental results show that the micro rolling deformation of ultra-thin strip is influenced by size effect which results from the specimen size difference and this size effect is embodied in the flow stress and the friction coefficient. Analytical and finite element (FE) models in describing size effect related phenomena, such as flow stress, friction, rolling force and deformation behaviour, are proposed. The material surface constraint and the material deformation mode are critical in determination of material flow stress curve. The analysis of surface roughness evolution with rolling conditions has also been performed. The identified analysis on deformation mechanics provides a basis for further exploration of the material behaviour in plastic deformation of micro scale and the development of micro scale products via micro rolling.     

基于扭矩控制的导管内径滚压连接成形特征分析

钛合金导管内径滚压连接技术主要用于飞机液压管路系统中,具有耐高压和高密封性,能够提升飞机液压管路系统的高可靠性能,满足飞机轻量化和长寿命的需求,成为航空管件连接技术的首选方案.本文以理论分析、有限元模拟和试验相结合的方法,从导管滚压连接胀形器各组件的运动状态、接触状况、受力分析以及管材节点位移变化等方面,探讨了基于扭矩控制的导管内径滚压连接成形机理及特征.研究表明,成形过程中芯轴主动转动,滚柱带动保持架周向随动转动;芯轴与滚柱之间有较大的径向挤压力和切向摩擦力,在这两个力的合力作用下,产生轴向进给力,使芯轴自动进给,导管、滚柱和芯轴之间接触面和接触力逐渐增大,成形扭矩随之增加,导管材料逐渐嵌入管套凹槽,完成连接成形,这是扭矩控制的导管内径滚压连接机理所在.理论分析与有限元模拟及试验结论吻合较好,研究结果对工程应用中的质量控制和工艺优化具有一定的指导作用.