厚壁管温热缩口与管壁增厚的数值模拟研究

目的主要研究厚壁管两端同时温、热锥形缩口工艺的特点,以及缩口过程不同工艺参数对壁厚增厚的影响。方法通过选择合理的材料模型与热力耦合等温度场模拟参数,建立了有限元模型,使用DEFORM体积成形软件对厚壁管两端同时温热缩口工艺进行了分析,探究了温、热缩口两种条件下应力应变分布特点。结果模拟实验获得了管材缩口系数、模具半锥角、t/d0值、摩擦因子、成形温度等工艺参数,在温、热两种条件下对壁厚增厚量的影响曲线。结论管材缩口过程具有典型的变形阶段:入锥弯曲阶段、反弯曲阶段和缩口稳定阶段;管材高温下缩口变形特点为周向、轴向的压缩变形和径向的增厚变形;厚壁管缩口的增厚变形量随着模具半锥角的增大和缩口系数的减小而增大,同时受摩擦因子、成形温度、管材壁厚的影响较大。研究结果为管材缩口壁厚增厚工艺提供了基础技术数据。     

多向模锻液压机机身结构优化设计

采用UG和Ansys Workbench软件建立有限元模型,对机身结构进行了有限元分析,得到了液压机在满负荷条件下的机身变形、应力云图。通过对模拟结果进行分析发现,机身的强度达到了设计要求,但是上横梁和左右侧梁的刚度不够。对3种解决措施进行优化模拟,发现综合采用增厚筋板和合理加装筋板最为有效,机身刚度满足设计规范要求。     

单拐曲轴多向挤压模具的设计与优化

单拐曲轴多向挤压成形较传统生产方式大大缩短了工艺流程,实现了单拐曲轴的全流线成形,且批量生产对其模具设计也提出了更高的要求,针对单拐曲轴多向挤压工艺模具的特点,从模具的服役环境出发,对多向模具结构中镶块部分进行分析和优化。根据镶块分模面的位置不同,设计了"窄镶块"和"宽镶块"两种类型,通过数值模拟和实验验证的方法,进行了较深入的分析和对比。研究结果表明:采用镶块方式设计模具具有可行性,"宽镶块"模具结构具有较高强度和刚度;实验中窄镶块易出现"折痕"缺陷,而采用宽镶块结构有效避免了该类缺陷。镶块结构有助于降低单拐曲轴模具制造成本和提高产品质量。     

橡胶履带铁齿的楔横轧制坯工艺数值模拟分析

结合橡胶履带铁齿的锻件特点,利用三维造型软件模拟出铁齿锻件形貌以分析锻件的体积分布曲线,设计出精密制坯形状,采用楔横轧精密制坯替代自由锻制坯工艺.并采用Deform-3D软件对优化设计后的毛坯进行锻造数值模拟,获得了型腔的填充性能、金属的流动情况以及锻件的应力应变状态,有效的提高了制坯的精度及尺寸稳定性、生产效率和自动化程度.优化设计后的毛坯在630楔横轧机上轧制出合格的锻件,并实现了铁齿锻件的稳定批量生产.     

变温度场下楔横轧端头凹心数值模拟研究

目的研究楔横轧凹心产生的原因以及变温度场对端面凹心的影响。方法采用数值模拟的方法,详细分析了楔横轧变形规律下凹心产生的原因。同时利用Deform-3D用户子程序方式,给轧件端部添加一定形式的变温度场,分析了变温度场改善凹心缺陷的机制;研究了变温区表面温度与变温度场长度对凹心深度的影响。结果楔横轧凹心是由轧至极限料头长度Imin时,端面金属变形不均匀引起的,凹心深度随着变温长度的增加和变温区表面温度的减小而减小,结论所提变温度场楔横轧轧制工艺,可以有效改善端面变形的均匀性,添加此变温度场可以有效减小楔横轧凹心深度。     

空心轴类零件柔性轧挤复合成形机理的模拟分析

随着技术进步和产品更新速度不断加快,适合小批量多品种生产方式的柔性塑性成形技术近年来越来越受到重视,如板材的多点柔性成形、数控成形,轴类件的柔性辊轧等。针对空心轴类零件的制造,提出一种柔性轧挤复合成形新工艺。在对柔性轧挤复合成形力能参数的理论分析基础上,采用有限元数值模拟方法分析了该新工艺的应力应变场,为新工艺优化与应用奠定了基础。     

铝合金楔横轧机导板机构的优化及应用

铝合金轧制成形过程中,容易出现材料粘敷在导板上、坯料卡入导板与模具的间隙中等异常轧制现象,使楔横轧机导板机构产生塑性变形而失效或损坏。由于修复或更换导板机构周期较长,因此,为保护导板机构、缩短设备维修周期、提高设备及生产线的效率和稳定性,针对铝合金专用楔横轧机的导板机构,进行了数值模拟和设计优化,采用数值模拟软件Deform-3D,对坯料挤入导板的过程进行了有限元分析,模拟出坯料失转时的反作用力,提出了使用安全螺栓保护导板机构的方法。经实际验证,该方法简单有效,在保护导板机构的同时,可以用于对轧制异常情况进行检测并及时排除以恢复生产,对于楔横轧机导板机构的设计和优化具有一定的指导意义。     

橡胶履带铁齿的楔横轧制坯工艺数值模拟分析

结合橡胶履带铁齿的锻件特点,利用三维造型软件模拟出铁齿锻件形貌以分析锻件的体积分布曲线,设计出精密制坯形状,采用楔横轧精密制坯替代自由锻制坯工艺。并采用Deform-3D软件对优化设计后的毛坯进行锻造数值模拟,获得了型腔的填充性能、金属的流动情况以及锻件的应力应变状态,有效的提高了制坯的精度及尺寸稳定性、生产效率和自动化程度。优化设计后的毛坯在630楔横轧机上轧制出合格的锻件,并实现了铁齿锻件的稳定批量生产。     

半轴套管精密挤压成形新工艺及应用

针对内部多台阶并且精度尺寸要求高的半轴套管,本文提出了镦粗、反挤压杯形、冲孔正挤压及扩孔整形的成形新工艺,并进行了实际生产.对新工艺开发过程中出现的圆角充不满、连皮无法完全冲出以及底部裂纹或折叠等缺陷产生的原因进行了分析,提出了相应的解决措施:通过增加2mm正挤压件上端尺寸,实现了圆角充满;利用有限元数值模拟确定了连皮冲不掉的原因,并通过提高反挤压工序的设备吨位解决了此问题;通过对挤压件设置追踪点反向追踪缺陷位置,完成裂纹缺陷的处理.     

铝合金楔横轧模具加热控温系统的设计及应用

为了解决轧辊转动时加热控温元件的导线连接和绕动问题，对铝合金楔横轧模具加热控温系统进行了结构设计，并对加热控温元件的布局进行了设计优化，采用多点式加热测温方式保证了模具的加热效率和温度均匀性。开发了基于PID控制算法的功率自适应模具温度补偿系统，可根据设定的控温逻辑自动调节加热棒功率，将模具温度控制在工艺要求范围内。基于该模具加热控温系统开发了铝合金精密楔横轧机，批量生产了尺寸一致性好、表面质量高的铝合金楔横轧锻件，表明该项研究成果切实可行，可用于铝合金、钛合金等有色金属的回转成形工艺及设备的开发。