基于 ANSYS 的坯料误差对冷拔成形精度影响的分析与控制

目的坯料的误差是影响冷拔成形精度的随机误差,研究在实际冷拔生产中坯料误差影响的控制方法。方法以冷拔45钢的传动轴为例,利用ANSYS对冷拔过程进行模拟仿真,分析坯料直径误差对冷拔成形精度的影响。结果即使在优化的冷拔预处理工艺和优化的模具结构参数等条件下,坯料的误差对冷拔精度影响较大,难以达到IT7以上的冷拔精度。结论针对这一问题,提出了使用可变径模具来控制冷拔成形尺寸,通过模拟分析比较,证明了调节冷拔模具的直径可以控制冷拔成形尺寸,从而提高冷拔成形精度。     

某汽车同步器齿环热精锻工艺优化

目的 提高某汽车同步器齿环精锻成形的材料利用率、成形精度及降低成形载荷。方法 构建以飞边体积为优化目标、以坯料尺寸和初始温度为优化变量、以未出现欠填充和折叠缺陷为约束条件的优化模型,并将克里金模型和遗传算法相结合,提出全局优化算法。结果 使用构建的优化模型和优化算法,经过100代优化得到了飞边较小且无欠填充、无折叠缺陷的同步器齿环热精锻工艺参数,并使用实验验证了该优化工艺参数的合理性。优化和验证实验结果表明,坯料内径为62 mm、坯料高度为17 mm、成形温度为700℃时,热精锻成形的齿环没有折叠和欠填充缺陷,且飞边体积减少了大约10%、成形载荷下降了23%。结论 对镍黄铜同步器齿环的优化和实验验证表明,使用克里金模型和遗传算法相结合的策略是解决此类小样本黑盒问题的有效手段。     

发动机泵体精密热模锻成形工艺研究

目的为了提高发动机泵体综合机械性能和降低制造成本,采用精密热模锻技术来实现泵体的精确成形。方法通过确定锻件分模面位置,建立了泵体精密热模锻几何实体模型;在此基础上,建立了泵体热模锻过程三维有限元模型和模拟参数,实现了精密热模锻过程有限元模拟模型。结果通过数值模拟,获得了成形过程中坯料的速度场、等效应变场和温度场及载荷-行程曲线,揭示了泵体热模锻过程中金属充填模具型腔的情况及其变形机理,获得了温度场应变分布以及载荷、打击能量随行程的变化规律,优化了预成形时拍方坯料长度等参数,为确定成形工艺参数提供了科学依据。结论经试验验证,新工艺成形的锻件非加工外形面尺寸精度达到了零件要求,数值模拟结果与实验结果一致。     

TA15钛合金筒-锥复合曲母线构件旋压成形工艺研究

TA15钛合金作为一种高比强度结构材料具有良好的室温和高温强度、热稳定性能,广泛应用于飞机、导弹和发动机等飞行器,实现关键受力构件的减重要求.本文针对钛合金筒-锥复合曲母线构件的特点,重点开展了TA15钛合金薄壁曲母线构件热旋压成形技术的研究,采用剪切旋压预成形,强力旋压/普通旋压多道次复合旋压终成形的工艺方案,获得了成形质量较好的TA15钛合金筒-锥复合曲母线旋压件.建立了多道次曲母线构件的有限元模型,结合旋压实验解释了强旋/普旋复合成形过程中出现的典型缺陷产生机制.对热旋压过程坯料的显微组织观察分析发现,剪切旋压对显微组织具有一定程度的晶粒破碎作用,多道次强旋/普旋复合旋压成形后显微组织沿构件轴向和切向都发生伸长.经历剪切旋压和多道次强旋普旋复合旋压成形后,坯料的微观组织更加细化,且均匀性得到改善.TA15钛合金旋压成形工件的单向拉伸实验结果表明,相对于原始坯料旋压件强度明显提高,塑性略有下降.     

基于响应面法的无芯模成形精度研究

目的 提高无芯模旋压零件的尺寸精度.方法 利用双旋轮旋压机床,采用响应面实验优化设计方法,对铝合金零件分别从旋轮进给速度、芯模转速、锥形件的成形角度、坯料与成形件最大开口直径比等方面进行研究,建立其与尺寸精度的预测模型,采用Design-Expert软件对尺寸精度进行回归系数及方差分析,并对此工艺参数进行优化,得到最优...     

模具结构对箔板电磁微成形的影响

对T2紫铜箔板进行电磁微成形实验,研究不同模具结构对材料成形性能的影响.采用激光共聚焦显微镜及轮廓仪研究不同模具结构对箔板电磁微成形的影响规律,分析模具结构对材料流动规律的影响.研究结果表明:随着电压的升高坯料出现不同程度的翘曲现象,采用凸型模具更有利于凹模内气体的排除,使得坯料能够迅速贴模;随着电压的升高材料成形性不断提高,采用凹型模具比采用凸型模具更加有利于微槽精度的提高;电磁成形制件应变分布均匀,凸型模具成形制件壁厚最小值出现在微槽侧壁,成形过程以拉深成形为主;凹型模具成形制件最小壁厚出现在微槽底部,成形过程以胀形为主.     

多拐曲轴镦挤成形过程轴向流动模拟分析与试验验证

目的 解决多拐曲轴镦挤复合成形过程中,轴向流动导致尺寸精度低的问题。方法 从坯料加热、成形过程、成形后冷却等全流程模拟出发,以建立镦挤成形装置运动学、成形过程热力学、曲轴材料本构模型、几何模型等为基础,建立有限元模型,分析产生轴向偏差的原因。结果 有限元模拟分析表明,坯料体积、飞边厚度是镦挤成形过程产生轴向流动的关键性因素,可以通过优化台阶轴毛坯几何形状,控制轴向异常流动。结论 试验表明,多拐曲轴的轴向流动得到有效控制,单拐轴向长度偏差控制在±1 mm,成品率提高至90%以上。     

铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制质量控制研究

目的提高铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制良品率。方法采用优化模具设计、设备配置,增加模具保温、坯料预润滑和坯料预处理工序等综合治理方法,开展生产实验研究。结果铝合金铸锻联合成形工艺毛坯冲制良品率由原来的不足85.63%,提高到了97%的稳定水平。结论7A04铸铝坯料的冲制成形条件,比7A04挤压棒材的冲制成形条件要求高,用7A04铝合金铸造坯料代替7A04铝合金棒材冲制工件时,必须对毛坯冲制成形工艺进行细致的完善。     

斜盘式汽车空调压缩机双头活塞成形坯料研究

目的研究坯料形状对汽车空调压缩机双头活塞锻造成形质量的影响,以期提高材料利用率,获得成形质量良好的零件。方法基于有限元数值模拟及物理试验,对不同坯料形状的成形结果进行对比研究,分析坯料形状对成形过程中金属流动行为和成形质量的影响。结果模拟表明成形零件的A和B区域时,载荷缓慢上升,成形零件C区域时载荷急剧升高,圆柱成形载荷为230 t,异形坯成形载荷为180 t。异形坯向零件两端转移了更多的金属,使型腔A和B区域飞边槽内金属体积少于圆柱坯。物理试验表明异形坯成形结果良好。结论通过合理减小坯料长度和宽度、增加坯料高度,使材料利用率提高了7.91%,成形载荷降低了21.7%。     

5A06铝合金微槽道薄板件等温振动辅助成形研究

目的研究成形速度、坯料晶粒尺寸以及振动加载,对5A06铝合金微槽道薄板件等温振动辅助成形效果的影响规律。方法改变坯料热处理参数、冲头运动模式等进行等温振动辅助成形实验,通过分析成形件梯形筋的充填率,研究了其成形效果。结果通过减小成形速度、降低晶粒尺寸、增加振动辅助加载,可以显著提高梯形筋的充填率,改善成形效果。结论等温振动辅助成形可以用于结构复杂、成形困难的微槽道薄板件的批量生产。合缝折弯,上模头压至最低点时工件开口接近42 mm,折弯回弹后开口尺寸在50~60 mm之间。     

喷油器体锻模优化设计

目的以喷油器体模锻成形为研究对象,对锻模结构与尺寸进行分析和优化设计。方法通过优化锻模设计(尤其是优化锁扣、终锻模膛、飞边槽、钳口、滚挤模膛等结构与尺寸设计以及根据滚挤模膛高度尺寸优选原材料下料规格),克服原锻模设计的缺点。结果有效改善了喷油器体的模锻工艺性,减小了难变形区,减小了变形力,减少了原材料消耗0.15 kg/件,提高了合格品率,提高了锻造效率(减少打击次数3~5锤次/件),提高了锻模使用寿命至少1倍,以及降低了锻模与锻件成本等。结论最终获得的喷油器体锻模,结构高紧凑又强度足够,使用性能优越,可为类似锻模设计和实际生产提供了有力的参考依据。     

冷温热结合新工艺成形汽车转向螺杆

介绍了苏州银涛精密锻造公司开发的汽车转向螺杆的冷温热结合新工艺,此工艺是一种由热锻制坯,温锻预成形,冷挤压最终成形相结合的精密成形工艺。该工艺大大提高了汽车转向螺杆的生产速度,材料节约了30%,机械加工时间缩短了70%,经济效益显著。     

中厚板深孔冲裁半精冲工艺

以中、厚板的电器零件为例,分析了这类零件上深孔类小孔制造工艺的难点,介绍了如何在普通冲裁的基础上,采用精冲的齿形压板,较小的冲裁间隙和精确的导向。成功地完成了对这类零件上的小孔实施半精冲工艺,并介绍了用于批量生产的模具结构的主要特点。     

T2铜箔精密微冲孔工艺

随着微机电系统的飞速发展,微孔类零件广泛应用于生物医疗、微电子以及纺织印染等领域中,要求尺寸精度高、断面质量和重复性好,并且能够实现低成本批量制造.微冲孔技术具有传统塑性加工工艺的优点,生产效率高,工艺简单,成形件性能好和精度高,非常适合微型零件的低成本批量制造.针对箔板微孔类零件,设计了一套精密微冲孔模具,采用微冲孔技术研究了冲裁条件对微冲孔工艺的影响规律.结果表明,微冲孔过程与传统冲裁类似,经由弹性变形阶段和塑性剪切阶段,最后断裂分离.微孔断面分布仍然包括圆角、光亮带、断裂带和毛刺.随着相对冲裁间隙的增加,最大剪切强度先降低后逐渐增加;随着冲裁速度的增加,铜箔微冲孔过程最大冲裁力和最大剪切强度逐渐减小,微孔断面光亮带高度增加,断面质量提高.最后,在最佳的冲孔工艺即冲裁间隙为5%、冲裁速度为20mm/s的条件下冲出直径为0.4mm质量良好的微孔.     

摆线液压马达内花键输出轴冷锻成形工艺与模具研究

目的 为了提高摆线液压马达内花键输出轴零件的加工效率及材料利用率、降低生产成本,提出一种冷精密成形的工艺与模具。方法 首先分析了摆线液压马达内花键输出轴的形状特点,初步制定了三工序冷挤压成形工艺：正挤细杆—反挤深孔—反挤花键孔,并通过数值模拟和实物实验对该成形工艺进行分析验证。在工艺实验中发现,采用线切割方法加工的第3序通体花键形状冲头,在与冲头套下端面交界处极易发生断裂。因此对花键冲头的结构和加工方法进行了调整,将冲头整体设计为圆柱台阶状,头部采用电火花加工方法加工一段花键形状,花键与圆柱部分采用锥角过渡。结果 实验结果显示,锻件成形工艺稳定,成形锻件精度较高,改进后的冲头寿命较高。结论 内花键输出轴成形工艺可行,改进的冲头结构降低了冲头产生应力集中的风险,提高了抵御偏载力的能力,成形工艺与模具满足了批量生产的考核。     

面向微量试剂分配的压电叠堆泵

微量、快速、精确的试剂分配是生物、制药等领域不可或缺的技术手段.研制了以压电叠堆为驱动器实现高精度、微量化和自动化试剂分配的压电叠堆泵样机.研究了压电叠堆泵的结构、工作原理及加工装配过程.实验研究了不同的输入信号对压电叠堆泵性能的影响和压电叠堆泵的输出流量及压力与输入电压、频率的关系,并将该样机与喷嘴装配在一起组装成试剂泵进行试剂分配实验,研究了试剂泵输出流量及微滴体积与输入电压、频率的关系.测得该压电叠堆泵输出流量的重复精度可达到77.42 μL,喷嘴直径为0.5 mm时试剂泵进行试剂分配的液滴体积为16.09 μL,重复精度为0.29 μL,实现了微量、快速、精确的试剂分配.     

航空连接件冲锻成形数值模拟及优化

为了研究各工艺参数对凸台成形的影响,根据航空用关键连接件的结构特点,制定出了冲锻成形工艺方案,同时设计出了一副落料冲孔复合模,利用有限元模拟软件对凸台冲锻成形进行了模拟分析,并通过正交实验对工艺参数进行优化.结果表明,影响凸台成形的因素按影响效果强弱依次为冲头的高度、宽度,摩擦因子、长度,当冲头尺寸为5.5mm×2.5...     

精密成形技术在航天领域的应用进展

介绍了精密成形技术中最具代表性的超塑成形、强力旋压、等温锻造、热等静压粉末冶金与激光快速成形等精密成形技术在航天领域中的应用情况.指出了国内外精密成形技术发展差距,并对精密成形技术的发展趋势进行了展望.     

基于滑移线场的闭挤式精冲主冲力计算及实验验证

目的研究基于滑移线场的闭挤式精冲主冲力计算,为后续的仿真模拟提供理论基础。方法根据闭挤式精冲的成形特点,建立闭挤式精冲坯料变形区的力学模型,通过处理刚塑性体平面应变问题的方法,利用滑移线理论建立闭挤式精冲的滑移线场,通过该滑移线场的建立计算冲裁过程中的主冲裁力。结果滑移线法计算出的结果,并通过精冲实验进行了验证,实验得到冲裁力的大小与滑移线法所计算出的冲裁力相差0.8%,经过分析,认为误差的存在主要由摩擦力的忽略及材料被视为刚塑性材料所致。结论滑移线法计算冲裁力是比较适用的,为闭挤式精冲的工艺参数提供了较为精确的计算方法。     

单级柔顺正交位移放大机构非线性建模与优化

同时实现操作的灵活性与稳定性是精密工程领域的研究热点。单级柔顺正交位移放大机构可通过正交位移转换实现平行夹持,并通过位移放大提高操作的灵活性,但该机构的传统建模方法主要基于小变形假定并忽略剪切作用,导致模型精度较低。为此,对典型的单力输入单级柔顺正交位移放大机构进行精确的非线性建模与优化。考虑到剪切作用与几何非线性因素,对单级柔顺正交位移放大机构输出位移进行两步法半解析建模,以实现非线性结果的快速预测。第1步,基于能量法与欧拉-伯努利梁理论,建立该机构输出位移的线弹性解析模型,并结合小变形静力学有限元分析,拟合剪切非线性修正系数;第2步,结合几何非线性静力学有限元分析与数值拟合,建立该机构输出位移的几何非线性修正系数模型。为最大化输出位移并抑制几何非线性作用,提出机构平面尺寸和厚度综合优化策略,并利用ANSYS Workbench有限元仿真验证了机构输出位移非线性模型与优化结果的有效性。仿真结果显示,机构输出位移非线性模型的误差小于5%,且可依据不同优化策略显著增大输出位移或将几何非线性程度约束于指定范围内。研究表明利用所提出的方法对单级柔顺正交位移放大机构进行非线性建模与优化,可有效提高压电驱动柔顺微夹钳的位移输出性能与开环控制的精度和实时性,有利于实现稳定灵活的微操作。