斜齿圆柱齿轮双向镦挤精密成形新工艺研究

为了克服斜齿圆柱齿轮(简称斜齿轮)现有工艺存在的模具结构复杂、成形力大等不足,在直齿形状凸模双向镦挤成形斜齿轮的基础上提出了斜齿凸模和无齿凸模双向镦挤两种成形方案。分析了不同成形方案下,端面摩擦力对载荷的影响。利用有限元模拟软件Deform-3D分别对三种成形方案进行了数值模拟。结果表明,采用无齿凸模镦挤成形斜齿轮在载荷及模具结构方面优于齿形凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤较直齿凸模双向镦挤,最大载荷降低约25%;无齿凸模双向镦挤较斜齿凸模双向镦挤,最大载荷值降低约35%;无齿模具加工制造更容易,成形等效应力远小于模具材料许用应力。     

汽车飞轮盘温冲锻成形工艺研究

飞轮盘为大尺寸、变壁厚零件,采用先切割后焊接组装的加工方式,工序多,周期长,成本较高.采用冲锻成形新工艺成形该零件,并借助有限元模拟软件DEFORM-2D,对成形过程和模具关键尺寸进行了优化分析.为成形零件R5 mm内圆角,采用两步成形,即预成形时采用大半径圆角凸模拉深并利用镦粗凸模镦粗侧壁,终成形时将拉深凸模换为R5 mm圆角的凸模并将零件镦粗到要求尺寸.优化后的模拟结果显示成形良好,为实际生产提供了一定的参考依据.     

带法兰盘的盲孔轴零件镦挤工艺分析

针对法兰盘盲孔轴零件一次镦挤成形困难的问题,结合数值模拟分析对该零件镦挤成形工艺进行多次改进,确定了两次镦挤工艺方案。基于正交试验对改进工艺进行优化,综合折叠角大小、模具载荷及应力分布等因素,确定了最佳的工艺方案。结果表明:采用挤孔-法兰盘一次镦挤-法兰盘二次镦挤成形工艺可有效减小法兰盘拐角处的折叠角度,降低法兰盘开裂的风险;当压力机工作速度为2 mm·s-1,模具圆角R1=5 mm,模具圆角R2=2.5 mm,摩擦因子为0.05时,工件成形质量较优;最后进行实际生产并获得了表面质量良好的法兰盘盲孔轴零件。     

主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究,发现成形过程中齿型腔可顺利填充,所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现,采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模,对应的凹模也无需做成内齿形状,进一步简化了模具结构,同时,其等效应力在模具承受范围内,可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。     

P91厚壁管热挤压模具参数优化设计

利用正交试验,通过有限元模拟研究了P91厚壁管热挤压模具型腔几何参数及初始温度的合理取值范围。选取挤压角角度α、过渡圆角半径R1、过渡圆角半径R2、定径带长度h、挤压模初始温度T为研究对象,以挤压模工作表面应力分布-sds、挤压模所受最大载荷Lmax、模口处金属流速均方差Fsdv为考核标准,展开了基于有限元模拟的正交试验研究。结果显示,P91厚壁管热挤压模具型腔几何参数与初始温度的合理取值范围为:挤压角角度选取45°～55°、定径带长度h选取90～120 mm、过渡圆角半径R1选取70～90 mm、过渡圆角半径R2选取100～120 mm、挤压模初始温度T选取250～350℃。最后,利用缩比热挤压成形试验验证了模具型腔参数与初始温度取值范围的合理性。     

锥鼓形冷镦成形球头的工艺参数优化

针对球头销类零件球头冷锻成形过程中的镦粗失稳极限问题,基于金属塑性变形理论,分析了球头冷镦过程中的受力状态,根据受力分析提出采用锥鼓形冷镦成形工艺。通过Deform-3D进行有限元数值模拟,引入4因素3水平正交试验,考察锥形角度、凹模入口处圆角、摩擦因子、冲压速度对球头成形质量的影响,以模具承受成形载荷最小为目标获得最优的工艺参数组合,即锥形角度为15°、凹模入口处圆角为R4 mm、摩擦因子为0.10、冲压速度为2 mm·s~(-1)时模具成形载荷最小。研究结果表明:在多因素交互影响下,摩擦因子对成形载荷的影响最大,其次为冲压速度和锥形角度,凹模入口处圆角的影响最小。     

螺纹板成形工艺及模具设计

介绍了冲压工艺中的拉深、镦挤工艺。通过加工工艺方案的确定,拉深、镦挤工艺成形的计算,拉深、镦挤成形模的设计和多次拉深、镦挤工艺的成形分析,给出了螺纹板成形的计算、原则、过程和方法。设计了拉深模具。该模具的凹模采用硬质合金,不但极大地提高了模具的寿命,还有利于加工凹模圆角半径的粗糙度达到镜面。在模具结构中增加了上顶杆(上打料棒),便于工件脱离。补充设计了限位柱,对于模具的正常工作和工件内部的材料流动起到了重要的作用。     

基于正交试验的LED散热器冷锻成形工艺参数优化

利用FORGE-3D有限元模拟软件对LED散热器的冷锻成形过程进行模拟与分析,得到了1050铝合金零件在冷锻成形过程中的成形载荷与模具磨损变化规律。基于数值模拟和正交试验法,分析了摩擦因数、桥口圆角半径、挤压速度和锻件飞边厚度对成形载荷和模具磨损的影响规律。结果表明:4组因素中,飞边厚度对成形载荷的影响最大,挤压速度对模具磨损的影响最大。综合考虑4组因素的模拟结果确定了最优方案,即摩擦因数为0. 06、挤压速度为5 mm·s~(-1)、飞边厚度为0. 6 mm、桥口圆角半径为1. 5 mm。该研究为大功率LED散热器零件的实际生产及其相似零件的生产提供了参考。     

基于数值模拟的等速万向节滑套温反挤凸模结构优化

在等速万向节滑套温反挤成形工序中,凸模工作带不仅承受高载荷,还承受冷热循环和强摩擦作用,极易磨损。为了设计结构合理的凸模,建立了等速万向节滑套温反挤凸模的模拟模型,利用数值模拟技术分析了不同凸模圆角半径和凸模端面锥角对凸模载荷和温度分布的影响。通过分析得出凸模圆角半径R=5 mm、凸模端面锥角θ=10°时的凸模结构较为合理,为温反挤凸模结构设计提供一定的参考。     

带轮轮毂锥度凸台冲锻增厚工艺及影响因素研究

针对某带轮轮毂带有锥度凸台的结构特点,对其凸台增厚展开冲锻成形工艺研究,制定出两道次镦粗成形方案。利用有限元分析软件Deform-2D分析了锥度凸台在预镦粗及终镦粗过程中的等效应变分布及成形载荷,并研究了凹模圆角及阻力墙对成形的影响规律。研究结果表明:在镦粗成形过程中,坯料在压板圆角处产生折叠及破裂的趋势较大,最大成形载荷为1000 kN左右,对压力机吨位要求较低;当凹模圆角半径R为10 mm时,成形结果良好,没有产生折叠缺陷;当阻力墙的斜角θ为45°时,阻力墙阻流效果最好。最终通过物理试验得到了合格的成形零件,验证了成形工艺及参数选择的可靠性。     

汽车悬架球头拉杆冷成形技术

为提高生产效率、改变原来通过车削加工汽车悬架球头拉杆的方式,提出了一种球头拉杆的多工位冷镦成形工艺。基于DEFORM-3D软件建立了有限元模型,对球头拉杆的塑性成形过程进行了仿真,研究了预成形凸模入模角α、预成形凹模圆角R1、终成形凹模圆角R2以及终成形凹模入模角β等工艺参数对球头拉杆成形的影响,并进行了正交试验,以模具在球头拉杆成形过程中所受载荷及工件损伤值为优化目标,获得了合理的工艺参数组合。结果表明:在保证工件成形质量及模具寿命的前提下,当预成形凸模入模角α为30°、预成形凹模圆角R1为12 mm、终成形凹模圆角R2为3 mm、终成形凹模入模角β为60°时,模具载荷及工件损伤有显著的降低。采用优化后的参数进行试模生产,工件成形质量较好,验证了模拟结果的可信性,能够有效地指导工艺设计人员的设计工作。     

直齿圆柱齿轮开放成形数值模拟

为了降低齿轮精密成形力,在对闭式镦挤成形齿轮分析的基础上,提出了直齿圆柱齿轮开放成形新方法,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺。用三维刚塑性有限元对闭式镦挤和开放成形两种直齿圆柱齿轮成形方法进行了数值模拟分析。结果表明,开放成形与闭式成形相比,可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量。并根据模拟所得载荷-行程曲线,计算出开放镦挤齿形变位系数为0.2时,成形力所作功最小,为“开放镦挤”齿轮凹模的设计提供了依据。     

基于有限元法的油孔卡环弯曲回弹分析及控制

随着对冲压件尺寸精度要求的不断提高,精确预测给定冲压件的回弹量大小显得非常重要。借助Dynaform软件对油孔卡环弯曲后的回弹规律进行了数值模拟,分析回弹产生的原因和影响因素,并利用正交实验找出制件最小回弹的条件组合。结果表明:在凸模圆角半径、活动夹块圆角半径、接触间隙、摩擦因数这4个因子中,凸模圆角半径对油孔卡环回弹的影响最大;最优成形参数为:凸模圆角半径30 mm、夹块圆角半径29 mm、接触间隙为1.1 mm、摩擦因数0.3。     

重型汽车推力杆球头精密挤压成形过程数值模拟

重型汽车推力杆球头的精密挤压工艺是一项新工艺,为改善球头挤压成形时的整体质量,利用Deform-3D数值模拟软件,研究模具间隙大小d及模口圆角r对球头变形过程中的流动特性及成形效果的影响,并对两者进行优化。在有限元分析过程中,改变凸凹模间隙大小及模口圆角尺寸,模拟在一定的边界条件(毛坯温度、模具温度、冲头速度)下,模具结构(凸凹模间隙、模口圆角)变化对球头挤压力、成形效果、应力分布及模口处金属流速等因素的影响,并通过物理模拟试验验证。研究结果表明:当凸凹模间隙d=2.5mm,模口圆角尺寸r=6mm时,球头整体质量最佳。     

直齿圆柱齿轮不同变位系数开放式成形研究

为了降低齿轮的挤压成形力,在研究闭式镦挤成形齿轮法的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮"开放式充填"温挤成形工艺方案,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺.采用MSC/Superform软件,对开放式成形进行了数值模拟分析.数值分析结果表明:开放成形与闭式成形相比可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量.并且根据模拟出的载荷-行成曲线,拟合出载荷-行程函数关系式,得出变位系数为0.2时,成形载荷的功最小,从而为齿轮凹模的设计提供依据.     

铝合金叶片热挤压工艺设计

针对传统模锻方法制造大榫头叶片工艺流程长、废品率高、尺寸精度低等弊端,提出挤压法制造叶片的工艺:挤压叶身和镦挤榫头形成叶片毛坯,后续机加工得到叶片产品。采用Deform-3D软件对挤压过程进行了数值模拟,优化了坯料形状、尺寸,分析了应力、应变分布,将叶身局部最薄处由R1 mm补偿为R6 mm,并采用偏心凹模法改变压力中心,解决了叶片成形过程中金属流动不均匀、开裂、弯曲等问题,并设计了挤压模具和镦挤模具结构。优化后的模拟结果表明:叶片挤压过程中金属流动性良好,成形精度高。     

钛合金筋板件等温局部加载模具应力分析

等温局部加载成形技术为航空航天复杂筋板类大型整体构件的成形提供了一种新的途径,但由于构件尺寸大,其成形温度高、时间长、载荷大等工艺特点,对模具提出了更高的要求。文章针对TA15钛合金典型环形高筋薄腹特征结构件等温局部加载成形,分析了等温局部加载模具的结构特点和可能的失效形式,并在此基础上采用DEFORM 3D有限元软件,对成形时模具应力进行了研究,获得了模具载荷和应力分布规律,并进一步分析了模具凹圆角半径和锻件筋条宽度对模具应力的影响。结果表明,等温局部加载成形模具的失效形式,主要为应力集中引起的脆性断裂;加载分区边界附近模具应力较小,离分区边界越远模具应力越大,且应力峰值出现在宽度较小的环形筋型腔凹角处;模具型腔各部分材料填充能力的不一致,是导致模具应力不均匀、局部出现应力集中的主要原因;增大模具凹圆角半径,模具应力降低程度较小,而通过合理的锻件几何尺寸设计,可以改善模具型腔的充填性,能更有效地降低模具应力的不均匀性和应力峰值。文章的研究结果可为等温局部加载成形模具的设计提供参考。     

厚板小圆角端盖多工序成形分析与模具设计

运用有限元分析软件Dynaform对厚板小圆角端盖进行多工序成形过程模拟。通过对一组首次整形工艺参数进行有限元模拟,分析了首次整形的凸模和凹模圆角对零件多工序成形后壁厚、成形极限图的影响。从中找到一组最优化的冲压工艺参数,并成功完成了厚板小圆角端盖模具的设计。