基于数值模拟和正交试验的卡车前轴辊锻工艺优化

卡车前轴形状复杂,截面起伏大,仅用锻造成形难度很高,一般采用制坯辊锻+成形模锻工艺生产。以某卡车前轴为例,确定了辊锻道次,完成了辊锻型槽设计,并以第三道次辊锻成形为例,基于Deform-3D成形模拟,采用正交试验方法,将咬入角α、摩擦因子μ、辊锻角速度ω和坯料初始温度T为初始模拟参数,在3种不同水平下对前轴辊锻成形过程进行模拟,揭示了前轴辊锻成形载荷和坯料展宽的变化规律,进而优化了前轴辊锻成形工艺与辊锻模具设计,为后续成形模锻提供了最佳毛坯。     

大规格复杂曲面叶片精密模锻成形工艺设计及优化

以大规格复杂曲面叶片锻件为例,介绍了复杂曲面叶片锻造模具的设计关键点——叶片旋转定位和投影面中心重合。预锻坯料采取变直径物料分配设计和定位设计,基于Deform-3D有限元模拟软件进行了精密模锻成形工艺优化,并在100 MN液压机上验证了工艺的可行性。结果表明:叶片旋转定位和投影面中心重合设计,减少了预锻坯料的偏移和滑动。预锻坯料总长度是重要尺寸,在终锻成形过程中,长度方向单边展宽不小于60 mm。预锻坯料进行了拍扁定位设计,解决了预锻坯料偏移和滑动问题。预锻坯料采取变直径物料分配并进行了尺寸优化,锻件充填完整,锻件飞边宽度均匀性标准差SD值达到最小。     

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。     

70 MN气门专用模锻液压机及工艺分析

介绍了70 MN气门专用模锻压机的结构特点。采用DEFORM-3D模拟软件对长球形、正球形两种形状的气门预成形坯料的模锻成形过程进行模拟,确定利于终锻成形的预成形坯料形状,以及合理的锻造速度范围。     

DEFORM-3D在锻造生产中的应用

DEFORM功能强大,应用范围广泛,尤其对金属成形分析有着卓越的准确性和稳定性。熟悉DEFORM-3D软件的基本操作方法并运用其对锻造预锻、终锻成形过程模拟分析。然后根据预锻和终锻模拟结果对预锻、终锻模具进行设计修改及其优化,并由此最终得到合格的产品。     

长枝权喷油器体锻造工艺分析

为解决长枝权喷油器体毛坯锻造时枝权难以充满的问题,提出了一种局部镦粗—限流预锻—终锻—红切边成形工艺.采用结构分析的方法确定了原始坯料的尺寸为直径φ32 mm、长度161 mm,并采用有限元和实验方法分析了该工艺的可行性.研究结果表明,新工艺预锻时限流槽能控制坯料流动,相比于常规成形方式,可在不增加坯料尺寸的情况下,将更多的金属聚集在锻件枝权型腔处,并保证了终锻时长枝权的充填完整,成功锻造出外形实完好的产品.     

高筋薄腹板类锻件三维预成形设计及优化

高筋薄腹板类锻件通常具有较大的尺寸和较复杂的内腔,需要在锻造成形过程中进行合理的预成形设计。提出了一种三维预成形设计方法,以一个典型的高筋薄腹板类锻件为例,根据静电场与锻造速度场分布的相似性,用静电场等势面模拟获得其预锻形状;然后利用Deform-3D进行锻造模拟,对预锻形状进行验证和评估;最后通过构建神经网络,建立了毛坯尺寸、等势面电势值和等效应变差值、锻件填充率的映射关系,并结合遗传算法搜索最优解,实现了毛坯和预锻件的联合优化设计。结果表明,本方法可以快速而准确地设计出预成形件,可靠性较高。     

基于DEFORM的汽车铝合金轮毂锻造过程数值模拟

锻造铝合金轮毂性能优良,但是其锻造造型单一、工艺复杂、价格昂贵,采用半闭式预锻-开式终锻的新工艺来成形汽车铝合金轮毂,并对其锻造过程运用DEFORM软件进行数值模拟,基本达到工艺规格的轮毂锻件,为生产优质、低成本的汽车锻造铝合金轮毂提供了理论依据和工艺参数。     

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。     

基于Deform-3D的20CrMnTi钢端盖类零件的锻造成形性分析

针对高压容器用端盖类铸件合格率低的问题,本文提出了等温锻造成形方式。同时,依据端盖的结构特点设计了合理的预锻坯料结构和尺寸,使等温锻造过程中金属的变形更均匀。以端盖难充填部位的充填率为优化目标,优化了预锻坯料结构,改善了成形件的质量。结果表明,采用锻造生产20Cr Mn Ti钢端盖零件是可行的。     

基于正交试验的某齿轮轴工艺参数优化

齿轮轴成形属于精密成形过程,其预制坯形状对终锻成形质量有至关重要的影响。本文以影响预制坯成形过程中的4个工艺参数——凸模速度、摩擦因数、预锻凸模拐角斜度、预锻凹模斜度为设计变量,终锻成形载荷与坯料充填情况为目标函数,利用正交试验,选用了4因素3水平进行试验方案设计,利用Deform-3d软件分别模拟分析了各个不同试验方案,得到了最佳工艺参数组合,并通过模拟验证该优化方案的正确性。试验结果对生产实际具有一定指导意义。     

转向节预成形工艺优化设计

提出了转向节预成形优化设计新工艺.针对某转向节半封闭式锻造成形过程,利用有限元法进行了数值模拟分析,研究了坯料四个关键部位尺寸对成形质量的影响;通过模拟转向节成形过程,预测成形缺陷,确定了预成形优化工艺参数.结果表明,通过预成形优化设计,成功解决了成形过程中的缺陷,有效地降低了最大成形载荷,提高了模具寿命,在很大程度上减少了试模时间和生产成本,提高了生产效率.     

基于UBET和FEM的模锻件预成形设计

提出了一种用于锻造过程预成形模拟设计的新方法——基于 U BET和 FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术 ,即先用 UBET进行反向模拟 ,快速找出可能的预锻件或初始坯料 ,再用 FEM进行正向模拟验证 ,必要时可根据正向模拟结果对坯料或预锻件进行修改 ,使之能够达到完全充满型腔且飞边尽可能小的最佳效果。应用 U BET和FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术进行预成形设计 ,并与实验结果进行对比 ,结果与实测值基本吻合。     

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。     

轻卡转向节锻造成形有限元分析

提出了卡车转向节卧式锻造一火成形新工艺。基于刚粘塑性有限元理论,对转向节的一火锻造成形的各个工序建立了三维热力耦合有限元模型。利用大型有限元分析软件对各工序成形过程进行数值模拟,优化得出制坯的合理形状及尺寸,预、终锻过程中金属在型腔的流动过程及充填情况和等效应变及载荷—行程曲线分布,物理实验与模拟结果基本吻合,该工艺已用于实际锻件生产。     

锻造用型材坯料的工艺性分析

对于形状较为复杂的锻件,采用两套或三套等多套预锻模具,逐级锻造,使简单形状坯料逐步地在可控制的工艺过程中进行体积分布、拔聚结合、多次塑变,最后在终锻模上完成复杂锻件的锻造成形。     

重型汽车新型同步环精锻成形工艺分析与试验研究

随着汽车制造技术的发展,作为汽车手动变速器关键零部件之一的同步环的锻造工艺也受到重视。锻造成形机理非常复杂,数值模拟是目前塑性成形分析中最有效的方法。介绍重型汽车新型同步环的锻造工艺,阐述精密成形工艺在生产中的运用,并对锻造成形过程进行了有限元数值模拟,模拟锻造成形过程中坯料的变形行为,同时对成形过程中的缺陷如折叠、裂纹进行预测。结果表明:模拟结果与实际生产相符。利用优化的参数来保证同步环的成形质量,可以有效地提高材料利用率,降低产品生产成本。     

基于Deform-3D的花键轴叉热锻成形工艺优化

针对花键轴叉锻件传统锻造工艺耗料多的问题,提出立式预锻、杆部热挤成形的预锻成形方法,给出了立式预锻的模具结构设计,并对热挤预锻模具进行了参数优化,解决了充填不足的问题,最终锻出低能耗、低料耗、高生产率的合格锻件。基于Deform-3D有限元分析软件模拟观察到花键轴叉锻件的成形过程,准确分析出缺陷形成的原因和工艺优化后锻件成形效果。通过实际生产验证了模拟结果的可靠性,在优化预锻件脱模斜度和终锻模具桥部参数后,生产效率提高至少20%,料耗节省约15%,终锻模具磨损量降低约25%,模具寿命得到明显提升。     

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。     

商用铝合金轮毂法兰盘锻造工艺研究及参数优化

针对商用铝合金轮毂法兰盘的结构特点对锻造工艺及模具结构进行改进,将预锻过程中上、下模设计成波浪形,使材料在锻造过程中流动更加顺畅,终锻过程中材料的变形更加均匀,利用simufact软件对锻件的锻造工艺进行有限元模拟分析,并以模具温度、坯料温度、上模下压速度、摩擦因数4个工艺参数为因素,以成形载荷为目标函数,建立正交试验,确定最佳工艺参数。经验证,改进模具结构和参数优化后锻压成形力降低了20%,为实际生产加工提供参考。