基于响应面法的幅板冲压成形模具磨损

以高强钢幅板为研究对象,采用DEFORM软件对初始工艺方案下的冲压成形效果进行模拟,通过分析得到影响凹模磨损的关键工艺参数。然后,以坯料预热温度、冲压速度、模具预热温度、模具硬度为因素,以凹模磨损峰值为响应量,通过设计响应面试验,对因素和响应量之间的关系进行拟合,得出响应面模型并对模型的准确性进行了验证。得出最优参数组合为:坯料预热温度为800℃、冲压速度为6.1 mm·s~(-1)、模具预热温度为201.5℃、模具硬度为59 HRC。采用最优参数组合进行实际试模,模具的寿命明显提高,验证了模拟响应面模型和模拟结果的准确性,为实际生产中分析模具磨损情况提供了理论依据。     

经离子渗氮的SDCM钢热冲压模具的摩擦磨损行为

对适用于制作热冲压模具的SDCM钢进行离子渗氮,检测了渗氮层的表面硬度、硬度梯度、显微组织、厚度;研究了离子渗氮的SDCM钢的高温摩擦磨损行为和磨损机制,并建立了Archard磨损模型;采用有限元方法研究了530℃×8 h离子渗氮的SDCM钢热冲压模具的磨损行为。结果表明：与未渗氮的SDCM钢热冲压模具相比,在200～300℃温度下,经离子渗氮的SDCM钢热冲压模具具有较小的摩擦因数和磨损率,即更佳的耐磨性,模具的最大磨损深度为3.2×10^-5 mm,而不是5.9×10^-5 mm,即模具的使用寿命可提高约2倍。     

基于Archard模型的曲轴模具磨损分析

为了探究某型曲轴模具在生产过程中的磨损情况，基于修正的Archard磨损模型，采用Deform-3D软件模拟研究了该曲轴模具在热锻过程中磨损深度的分布和变化规律。在模具型腔中取10个特征点，在模拟结束后得到每个点的磨损深度，与实际情况基本吻合，同时探究了不同预热温度、成形速度、润滑条件对制坯模具最大磨损深度的影响，并对各点结果进行拟合得到拟合曲线。由模拟结果可知，模具磨损深度最大处出现在P1～P6点附近，且制坯工序的模具磨损深度大于预锻和终锻工序；当模具预热温度为250～300℃、成形速度为300 mm·s^-1、摩擦因数为0.3时，模具的最大磨损深度最小。模拟结果可以为后续生产工艺优化以及预测和延长模具寿命提供参考。     

基于RSM的汽车不锈钢板件冲压模具磨损CAE分析

为了减少汽车异形不锈钢板件在冲压过程中的模具磨损,应用CAE分析软件Deform-3D对板料冲压过程进行数值模拟,并基于响应面法,以凸、凹模的磨损深度为优化目标,对冲压工艺参数进行优化。采用Box-Behnken设计冲压试验组,并结合Archard模型,建立了压边力、冲压速度、冲压间隙与评价参数之间的响应面模型,得到了各工艺参数对模具磨损的影响规律,综合分析后,确定了最优冲压工艺参数组合为：压边力为375 kN、冲压速度为78.5 mm·s^-1、冲压间隙为2.17 mm。同时,根据最大磨损深度结果对冲压模具的寿命进行了预测,最终经过冲压实践证明,采用最优冲压工艺参数组合,冲压模具的实际寿命为3721件,与预测结果的一致性较好,模具寿命得到大幅提升。     

基于正交试验的汽车扭力臂热锻模具磨损分析及优化

基于Archard理论磨损模型与Deform-3D软件,建立扭力臂热锻有限元模型。利用正交试验法对坯料初始温度、模具初始温度、上模运动速度及摩擦系数进行组合,并模拟得到了模具磨损量。运用极差分析法对试验数据进行处理,得到了各个参数对热锻模具磨损的影响程度及最优工艺参数组合。结果表明,各个参数对模具磨损的影响由大到小为:上模运动速度摩擦系数坯料初始温度模具初始温度。结合实际生产情况,确定最优工艺参数组合为:坯料初始温度为1200℃,模具预热温度为300℃,上模运动速度为10 mm·s~(-1),摩擦因数为0.3,此时的模具磨损量为0.000333 mm。     

基于响应面法发动机连杆热锻模具磨损失效分析

以发动机连杆作为研究对象,有效预测连杆终锻上模磨损最严重区域和使用寿命。基于Archard修正磨损模型,采用滑移速度﹑表面温度和表面压强作为评定终锻上模磨损量的依据,预测上模磨损最严重位置,对磨损最严重区域,选取上模材料初始硬度、摩擦因数、上模预热温度和下压速度进行单因素和多因素离散试验,以优化磨损量;对连杆进行20次模拟,并对磨损量结果进行曲线拟合,预测连杆终锻上模的使用寿命。模拟结果表明,上模P2点区域为磨损最严重位置,该区域优化后的最优磨损量为0.9615×10~(-6) mm,对应的最优参数组合为:预热温度为200℃、初始硬度为58 HRC、摩擦因数为0.3和下压速度为55 mm·s~(-1)。试验表明,模型预测和实际磨损量数值基本相同,回归模型的预测数值可信度极高,该模型终锻上模寿命为87298次。研究结果有助于降低试模成本,提高连杆模具的研发成功率。     

稳态变形下Archard模型模具磨损数值分析

针对模具的磨损问题,介绍了模具的磨料磨损机理,详细讨论了Archard磨损模型。建立了基于磨损计算的反挤压三维有限元模型并进行计算,得到不同初始硬度凸模的最大磨损深度规律。结果表明：模具最大磨损深度随模具材料的初始硬度升高具有下降的趋势,在变形区和速度稳定的条件下,模具的最大磨损深度和初始硬度函数（1／H2）成正比关系。     

曲轴锻造模具Archard磨损模型系数修正及视觉验证

热模锻模具在实际生产过程中由于受到交变应力的影响,受力情况复杂且服役环境相当恶劣。基于Archard磨损模型,通过典型曲轴锻造模具的有限元模拟结果与实际磨损量的对比,计算出磨损模型的磨损系数K值,从而获得适合曲轴热锻生产的修正Archard磨损模型;通过修正后的Archard磨损模型预测模具寿命,并基于机器视觉系统对模具的磨损失效进行判断。结果表明：K的修正值为1.425×10^-7,与实际测量值的吻合度达91.47%,预测寿命为6351件,与实际生产情况6400件相吻合;对磨损失效模具进行了机器视觉判断,验证了机器视觉技术在锻造模具磨损检测方向的可行性。     

基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化北大核心CSCD

针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。     

不同表面处理下H13钢的高温摩擦磨损行为

为研究H13钢在抛丸和喷砂处理下高温摩擦磨损行为，利用UMT-3高温摩擦磨损试验机、扫描式电子显微镜、能谱仪和三维共聚焦表面轮廓仪等设备分析了H13钢在不同温度下的摩擦因数、磨面形貌、磨痕成分、磨损体积及磨痕深度。结果表明，抛丸和喷砂处理的H13钢表面硬度和粗糙度均比未处理的高。喷砂处理的试样在磨损前期摩擦因数波动小，更早进入稳定摩擦阶段。620℃时磨损体积由未处理的6×10^-3 mm³降低至喷砂处理的4×10^-3 mm³,最大磨痕深度由40.423μm减小至16.837μm。未处理和抛丸处理的磨损机制分别为磨粒磨损和氧化磨损，喷砂试样中O元素含量大幅度降低，加工硬化效应使抵抗犁削和变形能力增强，磨损机制为氧化磨损和粘着磨损共同作用。经抛丸和喷砂处理的耐磨性能均比未处理要好，且喷砂处理的耐磨性能最佳。     

铝合金拉杆复合挤压工艺模具磨损分析

依据Arehard磨损模型,分析了某铝合金拉杆复合挤压过程中坯料和模具的热传递、摩擦生热、变形生热等多因素耦合下的模具温度和磨损分布.利用有限元软件,分析了不同挤压速度、润滑条件以及模具预热温度条件下,模具单次最大磨损深度的分布规律,这能为预测模具寿命提供指导.     

基于加权分析法的车用铝合金防护罩热锻模具磨损分析

以车用铝合金防护罩为研究对象,针对成形过程中的模具磨损问题进行了研究。首先,基于Archard修正模型,采用Deform-3D软件对热锻过程进行了建模仿真,分析了凸凹模的磨损情况,出现了凹模磨损远大于凸模磨损的现象;其次,以坯料温度、模具温度、凹模硬度、锻压速度以及摩擦因数为研究因素,进行了正交试验仿真,并以凹模的磨损深度及凹模承受的载荷为优化目标,采用加权分析法结合极差分析法,获得了最佳锻造工艺参数组合,结果显示优化后的凹模的寿命提高了50.9%;最后,通过生产试验对模拟结果进行了验证,验证结果表明凹模的实际寿命与模拟结果较为接近,有限元模拟能应用于模具寿命的研究。     

基于数值模拟的堆焊模具耐磨性分析

采用Archard磨损模型,和有限元软件DEFORM-3D分析了不同回火温度下中间轴堆焊模具的磨损量。结果表明,材料的耐磨性并不与硬度成正比,当回火温度为500℃时,堆焊模具的耐磨性最好,磨损深度最小为9.98×10-5mm。     

锁紧座冷成形模具磨损分析与参数优化

基于汽车驻车制动器锁紧座冷成形过程中工位6下冲头磨损严重的现象,根据Archard修正磨损模型,利用Deform-3D软件进行了仿真分析。选取下冲头前角、挤压速度、下冲头模具硬度、摩擦系数4个主要影响因素,建立了L_9(3~4)正交试验表。以减少下冲头模具磨损量为目标,根据极差与方差分析结果确定了最优工艺参数:挤压速度6 mm/s、摩擦系数0.12、下冲头前角5°、下冲头初始模具硬度60HRC。在最优工艺参数下,下冲头单次最大磨损深度为1.81×10~(-6)mm。     

基于响应面法的C75S弹簧钢冲裁工艺参数优化

以C75S高强度弹簧钢作为研究对象,运用Deform-2D软件对板料冲裁过程进行数值仿真,基于响应面法对C75S弹簧钢的冲裁工艺参数进行优化。借助中心设计组合法设计冲裁试验,并建立了工艺参数与模具最大磨损深度之间的响应面模型,通过分析得知:模具刃口圆角半径与冲裁速度对凸模磨损的交互式影响最大;模具刃口圆角半径与冲裁间隙的交互式影响次之;冲裁速度与冲裁间隙的交互式影响最小。利用Design Expert软件得出最优的冲裁工艺方案为:模具刃口圆角半径为1.84t,冲裁速度为7.60 mm·s-1,冲裁间隙为13.23%t,凸模的磨损深度为4.02×10-6mm。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,利用毛刺高度间接验证模具的磨损,试验值与响应面法优化值之间的相对误差为14.19%,两者保持较好的吻合性,从而为板料冲裁模具磨损的优化提供了一种有效方法。     

拉铆套冲孔成形模具磨损分析及工艺参数优化

以拉铆套四工位冷挤压成形为例,针对反向冲孔工序中冲头磨损严重现象,利用Deform-3D软件对冲孔过程进行了有限元数值模拟,并引入正交试验进行工艺参数优化。选取了摩擦因子、冲压速度、模具初始硬度、冲头圆角半径这四个主要影响模具磨损因素,设计4因素3水平的正交试验,以减少冲头磨损量为试验指标获得了最优工艺参数组合。结果表明,当摩擦因子为0.10、冲压速度为6 mm/s、模具初始硬度为70 HRC、冲头圆角半径为0.5 mm时,冲头磨损量最小。     

基于有限元模拟的5754铝合金自冲铆接成形的模具磨损研究

将5754铝合金自冲铆接成形的模具磨损作为分析对象,基于Archard理论磨损模型与Deform-3D软件,建立两层2 mm料厚的5754铝合金自冲铆接安装模具磨损的有限元模型。通过模具磨损过程的分析得知,安装模具的磨损集中于中间凸台的侧壁区域,安装模具的最大磨损深度为1. 28×10~(-6)mm,模具寿命的预测值为156250次,模具寿命的试验值为139782次,模拟值与试验值之间的相对误差为10. 54%,从而验证了有限元模拟的可靠性。基于有限元模拟结果,分析了工艺参数与模具磨损深度之间的变化关系,研究得知:模具的磨损深度随着铆接速度以及模具深度的增加而增大,而随着模具宽度的增大则呈现逐渐减小的变化趋势。     

基于加权分析法的车用铝合金防护罩热锻模具磨损分析

以车用铝合金防护罩为研究对象,针对成形过程中的模具磨损问题进行了研究。首先,基于Archard修正模型,采用Deform-3D软件对热锻过程进行了建模仿真,分析了凸凹模的磨损情况,出现了凹模磨损远大于凸模磨损的现象;其次,以坯料温度、模具温度、凹模硬度、锻压速度以及摩擦因数为研究因素,进行了正交试验仿真,并以凹模的磨损深度及凹模承受的载荷为优化目标,采用加权分析法结合极差分析法,获得了最佳锻造工艺参数组合,结果显示优化后的凹模的寿命提高了50.9%;最后,通过生产试验对模拟结果进行了验证,验证结果表明凹模的实际寿命与模拟结果较为接近,有限元模拟能应用于模具寿命的研究。     

人工海水溶液中系泊链钢的腐蚀磨损行为

目的 以CM490钢为研究对象,定量探究海洋环境下系泊链钢摩擦磨损和电化学腐蚀之间的耦合作用。方法 利用科斯特CS2350电化学工作站和Rtec摩擦磨损试验机开展CM490系泊链钢在人工海水环境下的腐蚀摩擦磨损实验。通过分析极化曲线、开路电位、摩擦因数、表面形貌及元素分布,定量分析电化学腐蚀体积损失量和摩擦磨损体积损失量,揭示腐蚀、摩擦磨损之间的交互作用机理。结果 CM490钢材料总体积损失速率随载荷增加而提高,在20、50、80N下分别为4.2×10^-2、6.5×10^-2、7.9×10^-2mm³/h;开路电位峰值随着载荷增加而增高,80 N下峰值最大,增幅约为0.095 V,表明腐蚀磨损产物与基体间存在电位差,形成电偶腐蚀以致加深材料的腐蚀程度;磨痕区域腐蚀磨损损失为材料失重主体,其损失量约占总损失量的95.80%～96.82%;腐蚀和磨损的交互作用显著促进材料损失,占磨痕区总失重量的47.14%～49.37%;腐蚀对摩擦磨损损失的促进量占腐蚀磨损交互作用量的98.32%～98.65%,表明交互作...     

基于Deform-3D的异型铝型材挤压模具开裂失效分析与参数优化

对某异型铝型材H13钢挤压模具分流桥早期开裂失效的状况,采用Deform-3D软件分析并进行正交优化试验设计。结果表明,当挤压温度为460℃、挤压速度为30 mm·s-1、摩擦因子为0.6和模具预热温度为450℃时,坯料塑性最差、变形抗力及流动阻力最大,模具主应力超过材料许用应力值导致模具开裂失效。优化挤压温度为500℃、挤压速度为10 mm·s-1、摩擦因子为0.4和模具预热温度为470℃时,模具的最大主应力仅为529 MPa,能够最大可能地避免模具早期的开裂失效。