冷挤压组合凹模的机械可靠性设计理论的研究

在分析了冷挤压组合凹模传统设计问题的基础上，根据组合凹模的受力情况，应用机械可靠性理论，首次提出了按组合凹模过盈量进行可靠设计的思想，首次建立了组合凹模机械可靠性设计的整套理论。     

冷挤压组合凹模的寿命估算

冷挤压组合凹模的失效主要是凹模内腔疲劳裂纹的出现，在模具设计的前期较为准确的估算出组合凹模的疲劳寿命是模具优化设计的前提。通过对组合凹模的应力分析后，采用Mises屈服准则的方法把凹模所受的多轴应力转化成单轴应力，再利用局部应力应变法找到了估算冷挤压组合凹模寿命的途径。     

陶瓷——钢组合挤压凹模的优化设计

首先分析了陶瓷－钢组合凹模必须采用三层以上组合结构的原因，然后以陶瓷凹模的壁不出现拉应力，钢质预紧圈正好达到屈服点作为目标函数进行优化设计；提出了陶瓷－钢组合凹模的优化设计公式和结构形式，并与钢－钢组合凹模进行比较。     

陶瓷—钢组合挤压凹模的优化设计

首先分析了陶瓷—钢组合凹模必须采用三层以上组合结构的原因，然后以陶瓷凹模内壁不出现拉应力、钢质预紧圈正好达到屈服点作为目标函数进行优化设计；提出了陶瓷—钢组合凹模的优化设计公式和结构形式，并与钢—钢组合凹模进行比较。     

转子挤压组合凹模的应力分析

组合凹模的应力分析是一个非常复杂的问题，对其进行精确分析是解决模具寿命的关键。本文采用有限元分析软件Ansys对转子的组合凹模进行了分析。为转子组合凹模的优化设计提供了依据。     

冷挤压双层组合凹模的最佳设计

此文应用厚壁圆筒弹性解，推导了冷挤压双层组合凹模，具有最大弹性极限时所能承受的最大挤压应力的计算公式，以及满足上述条件时双层组合凹模分界面半径和分界面过盈量的计算公式。利用上述各式，可使组合凹模获得最佳设计。     

冷镦螺栓凹模的结构设计

冷镦圆头凹模是冷镦螺栓生产过程中的关键模具。试验发现，整体凹模在冷镦过程中受三向拉应力作用，极易发生开裂而造成早期失效。为消除应力集中，以3层套圈组合结构代替整体凹模，在结构上采用两种形式，并给出确定组合凹模几何参数的两种方法，最后提出用组合模具结构代替整体模具结构的设计原则，使冷镦螺栓凹模达到较高寿命。     

多层压配组合冷挤压凹模的优化设计

讨论多层压配组合冷挤压凹模的优化设计 ,推导了多层压配组合冷挤压凹模各层的应力和预紧力公式 ,并论证了屈服点分别在各层的内表面上 ;分别建立了在给定 1～ 3层组合凹模的外半径的条件下 ,以提高组合冷挤压凹模的承载能力为目标的最优化设计数学模型 ,以及在满足凹模的承载能力的条件下 ,以减少凹模的结构尺寸为目标的最优化设计数学模型 ;通过优化计算 ,得到了 1～ 3层组合凹模承载能力与最小凹模外半径等关系曲线。     

硬质合金冷镦组合凹模的设计

针对标准件生产中冷镦凹模寿命低的问题,采用了硬质合金组合凹模,文章叙述了硬质合金材料的选择原则,介绍了硬质合金组合凹模模套的设计方法,确定了镶套过盈量的确定方法,从而保证了硬质合金组合凹模具有较高的使用寿命。     

基于粒子群算法的预挤压组合凹模优化设计

针对射孔弹壳体预挤压组合凹模,以降低凹模内壁最大等效应力为优化目标,对组合凹模结构参数进行了优化分析,得到了最佳径向直径比和过盈系数,为组合凹模的设计提供了定量优化的依据.采用拉丁超立方方法,对组合凹模的径向直径比和过盈系数进行抽样,结合数值模拟试验,建立等效应力与组合凹模结构参数的Kriging模型.在此基础上,应用Kriging模型结合粒子群算法,在结构参数的变量空间内进行全局寻优,得到优化的组合凹模结构尺寸.     

组合凹模在注射模中的应用

借鉴冷挤压中广泛应用的组合凹模强化办法 ,提出在注射模中用组合的办法加强其强度和刚度 ,并以圆形凹模为例 ,分析了模具的受力和变形情况 ,说明了强化的原理 ,指出组合是强化凹模和改进设计的一种行之有效的方法 ,总结了组合凹模在注射模中应用的优缺点     

挤压组合凹模的综合屈服极限与最佳设计

本文根据弹塑性理论、传热学理论,对冷挤和温挤组合凹模进行了研究。文中首次提出了组合凹模的综合屈服极限的概念。并以综合屈服极限为参数,给出了一组形式简单而通用的组合凹模最佳设计公式。它们适用于冷挤、温挤以及不同层次等各种情况的组合凹模。文中分析了温度应力对组合凹模的影响。对于温挤,如采用按冷挤设计的组合凹模,其承载能力比冷挤状态有所降低。如采用按本文考虑温度应力在内的最佳设计组合凹模,其过盈量较冷挤状态减少而承载能力却有所提高。     

组合凹模压合后凹模内径的收缩量

一、问题的提出为提高冷挤压凹模的承载能力,通常必须采用预应力组合凹摸。经验表明,三层组合凹模是冷挤压模具的最好结构形式之一,它既能使组合凹模有较好的通用性和强度,又可节约较昂贵的凹模材料,而且凹模外径减小,为凹模的加工工艺提供了有利条件。工具钢的组合凹模一般都由外向内依次冷压法装配,压装后凹模内径及中套内径均会收缩。在生产实践中,此收缩量的确定往往是一项不容忽视的工作,尤其合金工具钢的凹模收缩量比硬质合金凹模的收缩量大得多。     

陶瓷—钢板挤压组合凹模的优化设计

叙述了进行陶瓷－钢反挤压组合凹模优化设计的方法，编制了相应的优化设计程序，分析了优化设计的结果，在此基础上提出了陶瓷－钢组合凹模设计的若干准则。     

冷挤压三层组合凹模的优化设计

应用厚壁圆筒的弹性解，分析了冷挤压三层组合凹模具有最大弹性极限时的优化设计，推导了三层组合凹模的最大承压、各层分界面半径和分界面过盈量的优化设计计算公式。利用所推导的计算公式，可实现三层组合凹模几何参数的最佳设计。     

直齿圆柱齿轮冷挤压变过盈量组合凹模设计方法

针对载重汽车用直齿圆柱齿轮冷挤压组合凹模破裂问题,应用有限元分析软件Deform-3D对均匀过盈量组合凹模进行了失效分析,基于均匀过盈量组合凹模失效的原因,提出变过盈量组合凹模的设计方法,通过改变中圈与内圈的接触,得到变过盈量的预紧结构,使预紧状态下模芯的最大切向压应力出现在模芯成形区齿根,以抵消工作状态下出现在该处的最大切向拉应力,改善了模具的应力分布。实际生产过程中模具使用情况良好,无破裂、掉块等情况。研究结果表明,变过盈量组合凹模的设计方法可以避免组合凹模的破裂,此方法为组合凹模的设计提供了较好的依据。     

冷挤压平端面组合凹模有限元优化设计

在ANSYS下建立了三层组合凹模参数化有限元优化设计模型，并对算例作了优化设计，将结果与传统优化设计结果作了比较，优化结果正确，为进一步分析斜端面组合凹模的优化提供了依据。     

基于DEFORM的飞壳内棘齿冷挤压凹模设计

采用有限元软件DEFORM_3D模拟飞壳内棘齿冷挤压成形过程,根据对单层凹模应力分析得到的结果设计了棘齿冷挤压成形的双层组合凹模,并通过对预应力组合凹模数值模拟分析,获得内棘齿成形条件下的挤压模具应力应变分布,得出组合凹模的最大等效应力比整体式凹模的低得多,模具强度得到了较大提高,最终合理设计了模具。     

《冷挤压模具设计与制造》讲座(连载十四)

第5讲冷挤压模具设计5.5组合凹模的应用及计算5.5.1组合凹模的优越性所谓组合凹模就是利用过盈配合,用一个或两个以上套圈把凹模紧套起来而制成多层组合式结构,如图5-36所示。这种组合式结构可以使两个套圈之间以及套圈与凹模之间,由于过盈配合而产生压应力。     

冷挤压组合凹模失效分析及挤压过程数值模拟

通过观察螺钉冷挤压成形中组合凹模的失效现象,发现组合凹模的失效形式为疲劳裂纹,其主要出现在挤压锥角部分,且沿与凹模内表面成45°的方向产生并向外表面扩展。利用DEFORM-2D软件对螺钉挤压成形进行数值模拟,分析组合凹模的应力分布及变化趋势,探讨组合凹模的疲劳破坏机理,进而为冷挤压组合凹模的工艺改进和模具优化设计提供理论依据。