末端法兰热锻成形的数值模拟及工艺优化

针对末端法兰一次终锻成形出现的折叠缺陷问题,分析缺陷形成的原因,并基于Deform-3D有限元分析软件模拟末端法兰成形过程,结合正交试验优化工艺参数,提出制坯、预锻、终锻3步成形方法,调整坯料尺寸、摩擦系数、下压速度及终锻飞边厚度,有效地减小了锻件下模边缘、中孔和凸台的折叠角度,降低了开裂风险,最终锻出合格锻件。试验结果表明:当工艺参数满足坯料直径Φ50 mm、长190 mm、摩擦系数0.25、下压速度60 mm·s-1、预锻飞边4 mm、终锻飞边3.8 mm,并采用制坯-预锻-终锻3步成形方案时,锻件质量较优。通过实际生产验证了数值模拟结果的准确性和可靠性,获得了符合要求的产品。     

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。     

预锻凸模结构参数对三角凸缘法兰轴套金属流程的影响

三角凸缘法兰轴套工件是汽车传动系统重要零件。在热锻成形工艺中,由于非对称结构和复杂的金属流动产生的应力集中对成品率造成严重影响。文章设计了一种新型三角凸缘法兰轴套预锻凸模结构,对热锻成形过程进行耦合仿真分析,分析了凸模结构参数对工件金属最大流程K和内应力σ的影响。结果表明,采用预锻制坯、闭式模锻预锻、终锻成形的工艺方案,坯料利用率显著提高。预锻凸模坡面起始点的设计需考虑凸模与坯料接触条件,坡面角度θ与金属最大流程K呈正相关,坡面的起始点与工件中心轴的距离L与金属最大流程K负相关。预锻凸模模具可满足工件成形要求。     

钛合金大型复杂件预制坯成形工艺模拟研究

通过分析TA15钛合金大型复杂件预制坯的外形特点,确定了采用方坯通过自由锻和胎膜锻成形预制坯的工艺方案。基于DEFORM-3D有限元模拟软件,建立了胎膜锻成形的有限元模型,模拟分析了其成形过程,得到了平砧圆角半径、左凸台宽度、胎膜半径对预制坯成形的影响规律,同时通过试验验证了模型的可靠性。结果表明,应先局部镦粗成形凸台,后进行胎膜锻,两工序不能颠倒;平砧圆角半径越大,凸台高度及两凸台间的高度差越大,但右凸台的倾斜程度越来越小;随左凸台宽度的增大,左凸台高度由小于右凸台高度逐渐转变为大于右凸台高度,但对右凸台的高度影响不大;随胎膜半径的增大,左凸台的高度逐渐增大,右凸台的高度逐渐减小,两凸台的高度差逐渐增大。该研究为大型复杂件预制坯成形工艺方案的制定,及胎膜锻参数的选择,提供了理论指导。     

爪极预锻上模组合模芯优化设计

为了解决爪极预锻上模模芯易在凸台圆角和爪齿型腔外侧圆角处开裂的问题,设计了爪极预锻上模组合模芯。采用Deform-3D数值模拟软件对爪极预锻上模整体模芯和组合模芯进行了模拟分析,并通过正交试验对组合模芯的结构参数进行了优化。分析结果表明:爪极预锻上模组合模芯具有更好的成形性能和较低的模具应力,组合模芯优化后的结构参数为:凸台模芯直径Ф43 mm、凸台模芯斜度0°、凸台模芯过盈量0.3 mm、模套过盈量0.6 mm、凸台模芯高度47 mm。预锻成形试验表明,3层组合模具可以有效避免预锻上模的开裂缺陷。     

活塞尾锻造工艺分析及数值模拟

详细分析了活塞尾锻件模锻工艺方案及关键技术特点，提出了闭塞制坯、终锻成形及切边工艺方案，并用Deform-3D软件进行有限元模拟分析。模拟结果显示，只要在两工步间合理分配变形量，即可顺利成形锻件；同时，斜底凸模较平底凸模更容易制坯。该工艺方案可行，能保证生产时工艺的稳定性。     

连皮形状和尺寸对曲轴模锻成形的影响

针对空间曲线分模模锻曲轴在模锻过程中充形困难,提出了在预锻中的凹形、楔形、凸形三种连皮形状;利用UG建立预、终锻件三维CAD模型,并利用DEFROM-3D比较了三种连皮对曲轴预、终锻成形的影响。对比发现,凸形连皮为该种曲轴模锻成形的最优连皮,并在此基础上优化了凸形连皮的参数。     

花键轴法兰盘模锻成形技术

根据花键轴法兰盘锻件的外形结构特点,采用理论分析和有限元模拟相结合的方法,制定了3步模锻成形工艺。法兰3个凸耳部位需要较多的金属,利用楔形模面的聚料作用,预锻工步在3个耳部聚集了较多的金属,使终锻变形成为可能。在法兰中部凸台部位设置余料腔,可有效降低终锻成形力。通过数值模拟,证明模锻工艺的可行性。通过工艺实验,得到合格锻件。设计的带有楔形法兰的预锻件,不仅可解决预锻聚料问题,而且有利于终锻成形。     

5A06铝合金复杂盒形件等温锻造工艺研究

针对5A06铝合金复杂盒型件,利用有限元分析软件Deform,确定了先预成形后终成形的等温锻造成形工艺方案。并通过逆向补偿方法设计了预成形及终成形模具。在20 MN锻压机上,先将铝合金板材预锻成预制坯,然后再等温终锻。等温锻造工艺中,模具温度为(450±10)℃,5A06铝合金预制坯温度为(465±10)℃,成形时最大挤压力为14000 k N。等温锻造试验表明;Deform有限元分析对等温锻造成形工艺研究具有较强的指导意义,采用先预成形后终锻成形工艺能大大提高锻件成形质量;此外,5A06铝合金等温锻造盒型件相较于机械加工盒型件,抗拉强度Rm提高到350 MPa,伸长率A提高到25%。     

法兰盘模锻成形力控制的研究

根据花键轴法兰盘锻件的外形结构特点,采用理论分析和有限元模拟相结合的方法,制定了3步模锻成形工艺。法兰盘厚度薄,3个凸耳部位需要较多的金属,成形力的控制是该工艺的难点。采用以下3个措施有效降低了终锻成形力:采用温成形;在预锻工步利用楔形模面合理分配金属,在终锻成形时改善金属的流动性;在法兰中部凸台部位设置余料腔,储存多余的金属。通过数值模拟,证明了模锻工艺的可行性。最后,通过工艺实验,得到了合格锻件。设计的带有楔形法兰的预锻件,不仅解决了预锻聚料问题,而且也有利于终锻成形。     

45°剖分连杆体毛坯在热模锻生产线上的锻造工艺

介绍了典型热模锻压力机生产线的设备配置情况,通过对45°剖分连杆体进行工艺分析提出了锻造工艺方案,设计了辊锻模、预锻模、终锻模等工装,并对连杆锻件毛坯生产流程也进行了探讨。     

基于Deform的三缸曲轴锻模设计

在分析了42CrMo钢三缸曲轴结构特征的基础上,采用Deform软件,优化了预锻件敷料结构,敷料轮廓由直线相交转变为圆弧过渡,并将夹角由15°优化为20°,降低了模膛应力值;设计了便于变形、分模以及后续配重的余块结构,并在预锻模边缘设计了半开半闭式挤压筒结构,分配了预、终锻变形量,得到了预、终锻模具结构.利用Defor...     

基于数值模拟分析结合齿温锻成形工艺及缺陷控制研究

针对结合齿预锻坯料结构及齿形填充不满、材料折叠、模具使用寿命短的问题,利用DeForm-3D数值模拟技术研究预锻坯料连皮在中心和底面、径向和正向的成形方案对结合齿成形情况、凸模载荷、应力应变分布、凹模磨损的影响,获得了冲孔连皮在中间位置正向成形的温锻工艺方案,为结合齿预锻成形工艺提供了技术支撑,有助于企业降低开发和生产成本。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件等温锻造预成形设计

以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状，将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理，可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件两工步（预锻＋终锻）等温锻造过程进行模拟，进一步分析了相关场变量的分布，优选出预锻模型腔形状。分析表明，基于类等势场法的预成形设计和基于频谱分析的曲线曲面光顺处理方法适合体积成形工艺的预制坯设计。     

基于Deform 3D的长杆类汽车转向节锻模设计及锻造工艺生产验证

针对SG转向节形状复杂、锻件截面变化较大的结构特点和实际锻造生产中出现的塌角、缺料、折叠等锻造缺陷,通过Deform 3D有限元软件建立SG转向节的有限元模型,构建弯曲模具、预锻模具和终锻模具,并分析预锻件和终锻件的金属流动过程.对SG转向节的弯曲、预锻和终锻3道工序进行现场生产试验,验证了模具设计、工艺方案的正确性和...     

锥孔锻件自动化闭式热挤压工艺

针对锚固装置中的锚套典型件,设计了自动化热挤压工艺。试生产中出现锻件质量不稳定和模具寿命太低等问题,导致难以实现自动化生产。质量不稳定的表现是锻件同轴度超差且无规律,模拟分析了预锻同轴度对成形凸模等效应力和偏移量的影响,并通过提高坯料尺寸精度和调整镦粗高度解决了同轴度的问题,使锻件同轴度从最大Φ0.86 mm减小到Φ0.4 mm以内,确保了锻件质量稳定合格。成形凸模失效的表现是磨损,模拟分析了不同材料、润滑系数、凸模长径比对模具磨损量的影响,并通过实验确定:润滑剂采用水基石墨,凸模材料采用3Cr2W8V钢,将模具寿命从1500件提高到10000件以上,可以连续生产20 h以上。最终实现班产不换模具且无废品,达到自动化生产的要求。     

长城2020转向节锻模设计及其锻造工艺生产验证

针对长城2020汽车转向节法兰截面形状复杂、轴部过粗、杆部过细和前、后羊角间距过大等结构问题,通过对该锻件局部尺寸进行分析阐述,结合多年汽车转向节锻造经验,对预锻型腔、终锻型腔及飞边桥的关键部分分别进行设计、分析论证,并采用加热挤压的制坯工艺与模锻复合成形工艺进行批量生产,得出预锻工步是转向节锻造过程中最关键的工步,并...     

基于SGPLVM的齿轮坯预锻件多目标优化设计

在锻造齿轮坯的生产过程中,齿轮坯预锻件的设计质量优劣将会直接影响到终锻时金属的流动、锻模型腔的充满、锻件的质量和模具的寿命等方面。首先建立了预锻件外形尺寸和终锻时最大成形力、终锻时最大模具应力三者之间的极限学习机(ELM)网络模型,然后利用监督高斯过程隐变量模型(SGPLVM)算法,将输入变量降维成低维空间中对应的隐变量,通过隐变量和输出变量之间的关系,利用GA遗传算法多目标优化去计算最佳的预锻件的尺寸。结果表明:当终锻最大成形力和终锻最大模具应力均最小时,预锻件尺寸最优。     

出线座精锻成形工艺及模具设计

出线座是中压开关的一个重要零部件,材料为T2铜,要求表面硬度不低于HB80。采用传统机械加工方法不仅费时、费料,而且不能保证其硬度指标。本文设计的"预锻+终锻精整"的精密成形工艺,采用冷锻强化的方法,解决了成形和表面硬度问题。同时运用Deform软件对成形过程进行有限元模拟分析,确定优化了工艺方案和模具参数,制定了高效率、低消耗的工艺流程。     

滑动叉无飞边锻造工艺研究

滑动叉传统上采用开式模锻工艺生产,飞边大,材料浪费严重而且尺寸精度差。为了降低锻件成本,针对滑动叉的形状特征,提出一种无飞边模锻的新工艺,使预制毛坯在封闭的模腔内成形,实现净成形或近净成形。应用Deform 3D模拟研究了滑动叉无飞边锻造工艺过程,模拟验证结果表明,新工艺显著地提高了材料利用率和成形质量,降低了锻造载荷。