销钉多工位冷镦成形过程数值模拟及组织演变

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预、终镦的变形程度设计较合理,金属流动具有典型镦挤变形分区的特点,温度和载荷峰值随变形程度的增加而增大;ML35Mn钢冷镦显微组织中铁素体晶粒形状尺寸受变形程度的影响显著。     

汽车哈克钉铆套多工位冷镦挤工艺开发与应用北大核心CSCD

汽车哈克钉铆套由于具有孔深、壁薄、尺寸小等特点,成形难度较大,通常采用的热镦配合切削加工的生产方式存在效率低、质量不稳定等问题,故提出采用多工位高速冷镦挤生产方式。根据金属塑性成形原理,针对铆套结构特征初步制定了2套多工位冷镦挤成形方案,并借助Deform-3D软件分别进行了数值模拟,获得了两种方案的铆套成形过程、最大成形载荷和金属流线分布等情况。结果表明:方案1存在成形缺陷,而方案2成形良好,无缺陷,载荷也更小。根据最佳方案设计了多工位模具结构,并进行了生产验证。生产结果与模拟分析结果一致,铆套质量良好,无缺陷,尺寸、性能均能满足实际需求,生产效率大幅提升,实现了对哈克钉铆套工艺的升级。     

小型薄壁套管多工位冷镦挤工艺

小型薄壁套管类零件,整体尺寸较小且内外结构复杂,加工方法的选择和成形工艺设计方面是生产该类零件的重点和难点。针对上述难点,采用适合中小型零件批量加工的多工位冷成形加工方法,并根据成形理论分析,初步设计出两种较合理的六工位冷成形方案,对成形过程采用Deform-3D软件数值模拟。得出先反挤压成形薄壁端的最大载荷为5.6×104N,远小于先镦粗成形凸缘的最大载荷;台阶深孔的成形采用杯-杯复合挤压,其损伤值远小于材料的临界损伤值。最终通过生产试验验证模拟结果的最佳工艺,且成形后小型薄壁套管的内部组织分布合理,无冷镦缺陷。     

基于有限元分析的汽车十二角半轴螺母冷镦工艺开发与应用

针对汽车十二角半轴螺母热镦成形工艺中存在的工序繁杂、生产效率低、产品性能差、材料利用率低和成本高等问题，设计了一种6工位自动化冷镦成形工艺对其进行替换。通过室温压缩试验建立了40Cr合金钢的Johson-Cook本构模型，同时，利用Deform-3D数值模拟软件完成了各工位的连续成形模拟，并根据螺母各阶段的金属流动规律、填充完整度、截面网格变形情况和断裂趋势等信息分析了冷镦成形工艺的可行性，基于载荷分析预测了成形力大小；然后根据分析结果和成形工艺完成了各工位模具的制作，并通过冷镦机进行了试模制件。结果表明，获得的十二角半轴螺母表面光洁，填充完整，无折叠和裂纹等缺陷，与模拟结果完全吻合，经测量检验，螺母各处尺寸均在公差范围内，符合使用要求，证实了冷镦工艺的可靠性，此冷镦工艺能够取代热镦工艺。     

SCM435合金钢接头的冷镦工艺研究与数值模拟北大核心CSCD

某规格的SCM435合金钢接头采用“热镦+铣槽”的生产方式,工序复杂、生产效率低、产品质量不稳定,针对该问题,提出了产品质量更稳定、适合批量化加工的多工位冷镦成形工艺。基于单向拉伸试验,通过Deform-3D有限元软件建立了SCM435合金钢材料的本构关系和临界损伤模型,并对合金钢接头各工位的连续冷镦成形过程进行了动态模拟,从金属流动规律、成形饱满度、成形载荷变化以及损伤值分析等角度来预判潜在的缺陷,从而验证工艺的可行性。研究结果表明:针对该合金钢接头制定的6工位冷镦工艺方案切实可行,各工位零件成形良好,无折叠、开裂缺陷,金属流动合理,成形载荷分布均匀,最大损伤值均小于材料的损伤阈值。最后通过多工位冷镦机进行了试生产,获得了符合要求的合金钢接头。     

基于有限元分析的汽车用大法兰螺母冷镦成形技术

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模具的填充、材料的变形、等效应力的分布以及各工位的成形载荷情况,确定了更加可行的冷镦成形方案;最后,根据该可行方案对各工位的模具结构进行设计与制造,并装入6工位冷镦机中进行试模。结果显示：该冷镦成形工艺稳定,生产速度快,并且制造的大法兰螺母外形完整、质量好,无折叠和开裂等严重缺陷,使用性能满足厂家的需求。     

TB9钛合金芯杆冷镦成形模拟及实验研究北大核心CSCD

针对TB9钛合金芯杆冷镦成形存在的问题,利用DEFORM有限元软件模拟分析了TB9钛合金芯杆的镦制成形工艺,讨论了多工位冷镦成形中变形量、摩擦因数对芯杆镦头质量的影响。进而通过实验分析了芯杆镦头剪切带的组织和力学性能。结果表明:芯杆三工位镦制成形中,采用不同镦制变形量获得了芯杆镦头的应变分布,有效控制了因镦头中心部位变形程度高而造成的镦制缺陷。摩擦因数的减小会降低镦头的应变,当变形量为50%时,三工位镦制成形的摩擦因数为0.35的镦头中心部位的等效应变为1.18874,摩擦因数为0.25的镦头中心部位的等效应变为1.12713,摩擦因数为0.15的镦头中心部位的等效应变为1.07401,提高了镦头的均匀变形程度。通过测试分析芯杆镦头样件可知,镦头内部无微孔洞、微裂纹等缺陷产生,镦头内部形成的剪切带区域的微观组织最密且呈纤维状,剪切带区域的平均硬度为354.8 HV,为芯杆镦头硬度最大之处。     

小型套管多工位冷镦挤成形工艺方案设计

针对小型套管类零件整体尺寸小、成形工步多、大批量加工的特点,提出小型套管类零件采用多工位高速冷镦挤成形加工的方法,并根据塑性成形理论,设计了两种六工位冷镦挤成形工艺方案,借助有限元分析软件DEFORM-2D模拟套管的成形过程,分析比较两种工艺方案中金属流动规律、成形载荷大小和锻造流线分布。模拟结果表明,采用两次反挤压+终镦的方案,其成形的套管充填饱满、无折叠,各工步成形载荷大小分布合理。通过工艺实验进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果相一致,验证了数值模拟的准确性,可为实际生产提供指导。     

大高径比凸台缩径—冷镦成形工艺方案研究

针对大高径比凸台冷镦粗成形易出现失稳的问题,制定出缩径预成形、冷镦终成形的工艺方案.并通过Deform-3D软件模拟了缩径和冷镦成形过程,研究了坯料直径和入模半角对成形质量及成形力的影响.数值模拟结果表明,采用缩径—冷镦工艺方案可避免镦粗失稳缺陷的产生.工艺试验表明,试验结果与数值模拟结果一致.数值模拟结果对工艺试验有一定的指导意义.     

大高径比凸台冷镦成形极限研究

针对长轴大高径比凸台在冷镦过程中的失稳问题,研究了凸台冷镦成形的极限和锥模聚料后冷镦成形的极限。采用实验和数值模拟相结合的方法,得到了凸台成形工艺参数及凸台成形质量预测公式。理论推导出锥模聚料后冷镦凸台的成形极限。并以C100发动机主轴为对象,借助DEFORM-3D进行数值模拟。结果表明,采用锥模聚料+冷镦成形方案可避免镦粗失稳缺陷的产生。工艺试验表明,试验结果与数值模拟结果一致。数值模拟结果对工艺试验有一定的指导意义。     

六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺

六角抽孔螺栓头部具有较深的内孔,使得其工艺设计成为难点,针对该问题提出一种六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺。利用有限元模拟软件Deform-3D,对六角抽孔螺栓的多工位冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及损伤值分布,最后进行了工艺试验。研究结果表明:提出的多工位冷镦成形工艺是可行的,模拟得到的冷镦件充填饱满,在成形工位2、工位3和工位4时载荷值较大,分别为429,826和380 kN;损伤值最大为0. 38,小于40Cr钢的临界损伤值0. 42,不容易产生裂纹。工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,冷镦件尺寸一致性较好,说明工艺可靠,对该类零件的多工位冷镦成形工艺具有一定的指导意义。     

多台阶轴类零件冷镦成形工艺方案研究

针对变速箱多台阶轴类件镦粗工序难度大的问题,提出了镦粗聚料—冷镦的工艺方案。运用有限元分析软件Deform-3D对轴类零件的冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了填充不满造成成形力大的原因。研究了聚料直径D和聚料锥角α对成形质量及成形力的影响,确定了最佳D和α值。工艺试验表明,该方案成形质量好且成形力小。数值模拟结果对实际生产有指导意义。     

火车车轮成形工艺研究及有限元模拟

介绍了火车车轮的成形工艺。采用有限元模拟了车轮成形工艺的镦粗和预成形工步，得出变形过程中材料的流动规律、工件内部的应变场和温度场等信息。通过多次模拟镦粗压下量对预成形的影响，确定了最佳的镦粗压下量。这些信息为变形过程的控制提供了理论依据。     

基于ABAQUS的冷镦机各工位动力学分析

冷镦机各工位的冷镦力计算为冷镦机各部件的设计提供重要的设计参数。传统的冷镦力计算可以通过经验公式或实验得到,经验公式简单但是不精确,实验方式精确但是需要花费大量的时间以及人力、物力。基于有限元软件ABAQUS对冷镦机在镦制6 mm凹穴六角头螺栓时的各工位进行动力学分析,求得静模中各工位材料对动模的应力以及反作用力,然后把各工位的反作用力进行叠加,得到冷镦机镦制6 mm凹穴六角头螺栓时的最大冷镦力。     

六角螺母冷镦挤压成形工艺分析及参数优化

以某六角螺母冷镦成形为例,采用有限元分析软件Deform-3D对六角螺母两种多工位成形方案中工位5分别进行模拟分析。通过对比分析成形效果、成形载荷、工件损伤值,得出采用正挤压加深螺母内孔的工艺方案能够得到更优的成形效果。随后以降低工件损伤值为目标,选取冲压速度、模具表面硬度、下冲头分流角、摩擦系数作为因素,设计正交试验,并通过多次仿真计算得到最优参数组合为:冲压速度5 mm·s~(-1),模具表面硬度50HRC,下冲头分流角3°,摩擦系数0.1。采用最优参数组合进行对应试模,工件成形质量良好,符合生产要求,所得结论为实际生产提供了理论依据。     

偏心螺母的多工位冷镦成形工艺数值模拟及优化

对偏心螺母进行工艺分析,提出了两种不同的工艺方案,并基于Deform-3D对两种冷镦工艺方案进行数值模拟。对比分析了两种方案成形过程中应力应变分布以及载荷行程曲线的变化规律。通过优化工艺及模具结构使得多工位冷镦过程中各工位模具承受的载荷值较小并且分布均匀。经仿真分析以及实验验证证明,通过第2种工艺方案生产出来的偏心螺母表面质量较好,填充饱满,无裂纹、折叠等缺陷,采用该工艺方法更适用于零件的大批量生产。     

球头销多工位冷镦挤工艺研究及模具设计

提出了一种球头销五工位冷镦挤成形方案,并根据经验公式计算出冷镦挤成形力。采用有限元软件模拟了球头销的冷镦挤成形过程,分析了成形过程中的模具载荷并观察材料填充情况。针对球头销成形的镦粗失稳以及脱模困难的问题,设计了闭式哈夫浮动分模方案。结果表明,经验公式计算冷镦挤压力与仿真成形载荷最大值相差3%。闭式哈夫浮动分模能够使锻件顺利脱模。     

继电器触点冷镦成形过程的有限元分析

研究了Ag Sn O2类材料单体触点在镦制过程中的开裂问题,并将银丝材料拉伸试验曲线转化成真应力、应变数据,拟合得到银丝材料流变应力数学模型。应用有限元方法,模拟了银单体触点的冷镦成形过程,得到了冷镦成形过程中的等效应变、应力分布情况。研究结果表明,拉应力越靠近外层越大,而径向压应力则越靠近外层越小,变形物体的单位压力从外向内逐渐增大,因此,触点最大直径处为易开裂位置。此外,准确预测了成形过程中材料产生裂纹缺陷的位置及裂纹程度,当变形达到材料Damage值时,裂纹开始形成,Damage值随变形程度的增加而上升。通过试验,对开裂模拟结果进行了验证,模拟结果与试验吻合较好。     

汽车后桥从动齿轮毛坯镦粗模拟及优化

以新50汽车后桥从动齿轮毛坯为例,利用仿真有限元软件DEFORM进行动态模拟,分析不同温度、润滑条件以及上模锥度对圆柱体坯料镦粗成形过程的影响规律,对镦粗工艺进行优化,得出上模锥角为12.左右时为最佳的镦粗方案,与理论计算基本相符,说明模拟的正确性,为优化汽车后桥从动齿轮制坯工艺提供了分析方法,并以此为依据指导生产实践,缩短了生产周期.     

油管端部镦锻成形工艺分析

通过理论分析和实验研究,制定了φ88.9×6.45油管端部镦锻成形工艺,并设计出相应模具.同时采用DEFORM 3D塑性有限元模拟分析软件,对φ88.9×6.45油管端部镦锻成形过程进行三维有限元模拟,分析油管在端部镦锻过程中的变形规律,预测成形缺陷的产生,为获得合格的锻件并制订合理的镦锻工艺提供理论指导.在此基础上,优化工艺参数和模具结构.