高强度27MnCr5钢变速器传动轴冷锻工艺研究

运用DEFORM 3D软件对高强度27MnCr5钢变速器传动轴冷锻成形进行了有限元仿真,获得了始锻和终锻的应力和应变。对始锻、终锻下的冷锻传动轴试样进行了拉伸和疲劳试验,获得了传动轴抗拉强度和疲劳应力值,并与仿真结果进行了对比分析。结果表明:随着冷锻成形的进行,传动轴等效应力、等效应变、极限抗拉强度、张紧应力幅值、张紧平均应力、弯曲应力幅值、弯曲平均应力都逐渐增加;有限元仿真应力值与试验应力值的最大相对误差为3.41%,说明仿真分析是比较准确和可靠的。     

基于BP人工神经网络的油箱端盖拉深成形仿真预测

以油箱端盖作为分析对象,借助DYNAFORM仿真软件,对油箱端盖的拉深成形过程进行数值模拟,并通过拉深成形试验验证可知,板料最大减薄率与最大增厚率的试验值与模拟值之间的相对误差分别为9.26%与8.32%,验证了有限元模型的正确性。结合正交试验,进行有限元仿真试验的设计,基于BP人工神经网络,对板料的成形质量进行仿真预测。选择冲压速度、模具间隙以及压边力作为输入层,将板料成形的最大减薄率作为输出层,建立了3-11-1的3层BP人工神经网络。通过BP人工神经网络的训练与测试得知:BP人工神经网络仿真预测值与数值模拟值之间的相对误差为2.15%,验证了BP人工神经网络应用于油箱端盖拉深成形质量仿真预测的正确性。     

基于COLDFORM的汽车万向节接头多级冷锻成形数值仿真

针对高精度汽车万向节接头力学性能高、表面质量优和形状复杂的情况,先对其原有成形工艺进行分析,再对其成形工艺进行改进。针对改进后的成形工艺,建立了有限元仿真模型。运用专业有限元软件COLDFORM对其成形过程进行数值仿真,得到了汽车万向节接头在多级冷锻成形过程中的锻压力、锻压温度及等效应力等。结果表明:多级冷锻成形过程中镦头工序压力最大,冷锻成形工序压力最小。结果能为高精度、高强度汽车万向节接头成形及工艺优化提供参考。     

基于Simufact Forming的涡轮叶片热锻模具磨损计算机仿真分析

以TC4钛合金涡轮叶片热锻过程为研究对象,建立了热锻模具磨损理论计算模型。基于有限元分析软件Simufact Forming建立了涡轮叶片热锻模型,分析了锻造过程中热锻模具的磨损特性。通过试验分析验证了模型的准确性。结果表明:钛合金涡轮叶片锻造过程中上模磨损量较大;有限元分析结果与试验结果最大相对误差为16.67%,证明有限元仿真计算结果较准确。结果能为钛合金涡轮叶片热锻模具优化提供参考。     

圆柱斜齿轮冷锻成形工艺研究

针对圆柱斜齿轮冷锻过程中齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低的特点,提出了局部加载冷锻圆柱斜齿轮新工艺。利用有限元软件对新工艺进行数值模拟,分析了工艺成形过程中速度场、等效应变等规律,并对比分析了闭式、轴分流和局部加载成形工艺的成形载荷。研究结果表明,局部加载成形工艺可以较好地成形圆柱斜齿,改善齿端部分的充填性能,可显著地降低成形载荷,为此类齿轮的冷锻工艺应用与生产实践提供了理论依据。     

5B02铝合金管材数控弯曲成形试验与数值模拟研究

弯管在飞机的液压、燃油、环控、供氧等系统有着广泛的应用。在弯管成形的过程中容易出现起皱、破裂、回弹等缺陷。针对以上问题,将直径为Φ30,Φ50和Φ70 mm的5B02铝合金管材在数控绕弯设备上进行绕弯成形。成形后利用超声波测厚仪测量了管材内外脊线壁厚厚度分布。基于PAM-STAMP建立绕弯过程有限元模型,对厚度分布进行了预测。通过试验测量结果与仿真结果的对比,发现有限元模型能够准确预测厚度分布。其中内侧脊线厚度分布最大相对误差为9.34%,外侧脊线厚度最大相对误差达到4.88%。此结果达到可接受的误差范围,可以用来指导实际生产。     

局部加载冷锻成形圆柱直齿轮仿真

圆柱直齿轮冷锻成形载荷大,模具寿命低。提出整体预锻齿坯与局部加载终锻齿形两步冷锻成形圆柱直齿轮的工艺。用三维造型软件Unigraphics NX建立了圆柱直齿轮锻件及模具模型之后,通过有限元仿真软件Deform3D数值仿真圆柱直齿轮冷锻过程。仿真结果表明,该工艺在保证齿形充填完整的同时,可以显著地降低成形载荷。     

形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻数值模拟

提出了锻件毛坯与齿轮形状相似性冷锻法,改善成形质量,同时锻坯中心孔分流,可降低成形力.用三维有限元仿真软件数值模拟圆柱斜齿轮的闭式冷锻过程,确定下端面带凹槽的齿轮锻坯形状,该形状能避免齿轮成形产生的折叠缺陷;通过对材料变形的应变场、应力场、速度场、加载曲线等规律的分析,确定变形严重的应力区和应变最大值分布位置,指出材料成形流动速度差过大,是产生成形折叠缺陷的原因.总之,形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻成形齿轮是可行和有效,具有工程实际应用意义.     

基于Simufact Forming的涡轮壳成形模具的设计

以液力变矩器中的涡轮壳零件作为分析对象,利用Simufact Forming软件建立涡轮壳成形的有限元模型,仿真了两种不同的涡轮壳成形方案,通过仿真结果可以得知,采用压边圈的方案可以使冲压成形力降低27.1%,并且采用630 t机床可以满足零件的冲压。借助Simufact Forming软件对涡轮壳的成形进行回弹分析,研究了冲压工艺参数对涡轮壳成形回弹的影响变化趋势,研究表明,涡轮壳的回弹量随着模具间隙的增大而增加,而随着冲压速度的增大则减小。此外,基于有限元模拟的结果设计了涡轮壳的成形模具,并进行试验验证,通过测量得知涡轮壳的最大回弹量为0.442 mm,回弹量的最大模拟值为0.37 mm,两者之间的相对误差为16.3%,其可以满足样件制造的要求,从而为涡轮壳成形模具的设计提供重要的参考。     

考虑成形与循环滞后的波纹管疲劳寿命研究

为提高波纹管疲劳寿命计算精度,建立了一种综合考虑成形影响和材料循环特性的波纹管疲劳寿命计算有限元模型。基于ABAQUS平台计算获得了波纹管成形后的实际轮廓和壁厚,利用FE-safe软件提取了材料稳态循环滞后应力应变曲线,计算出波纹管疲劳寿命,并与理论计算值、理想模型结果和实验结果进行了对比。结果表明：考虑成形与循环滞后影响的波纹管疲劳寿命仿真模型可以有效提高计算精度,其与实验结果误差在12%以内;理想模型误差范围为14%～62%;理论计算值结果误差最大。     

基于正交试验的LED散热器冷锻成形工艺参数优化

利用FORGE-3D有限元模拟软件对LED散热器的冷锻成形过程进行模拟与分析,得到了1050铝合金零件在冷锻成形过程中的成形载荷与模具磨损变化规律。基于数值模拟和正交试验法,分析了摩擦因数、桥口圆角半径、挤压速度和锻件飞边厚度对成形载荷和模具磨损的影响规律。结果表明:4组因素中,飞边厚度对成形载荷的影响最大,挤压速度对模具磨损的影响最大。综合考虑4组因素的模拟结果确定了最优方案,即摩擦因数为0. 06、挤压速度为5 mm·s~(-1)、飞边厚度为0. 6 mm、桥口圆角半径为1. 5 mm。该研究为大功率LED散热器零件的实际生产及其相似零件的生产提供了参考。     

球头销多工位冷锻工艺

基于理论分析与实验验证,提供了一种多工位冷锻工艺生产球头销。球头销多工位冷锻成形工艺存在两种可选方案,为了得到最佳成形方案,采用了Deform-3D有限元软件对两种工艺方案进行仿真计算。对比了两种方案的应力-应变、成形载荷、材料损伤值,得到最佳工艺方案。根据最佳工艺方案,设计了相应的模具,并针对球头销头部脱模困难的问题,提供了一种浮动哈夫分模方案。实验表明,球头销成形分配合理、填充饱满,无裂纹、飞边等缺陷,浮动哈夫分模顺畅。多工位冷锻工艺研究中,有限元技术的应用、模具及浮动哈夫分模的设计均对同类型的研究有一定的参考价值。     

辊弯成形中成形力的理论分析和有限元仿真

基于板料为幂次强化材料模型的假定,根据外力做功与板料变形所消耗的内功相等的原理,建立了辊弯成形的理论分析模型,得出了成形力的数学计算公式,分析了各工艺参数对成形力的影响趋势。为了验证理论计算的有效性,建立了辊弯成形有限元仿真模型,对U型材的辊弯成形过程进行了有限元仿真计算。结果表明,成形力的理论计算结果和有限元仿真数据吻合良好;采用成形力计算公式的计算结果与现有文献中的实验测试数据符合程度较好。     

TA15钛合金深腔形零件超塑成形试验与仿真研究

利用PAM-STAMP有限元仿真分析软件,对1.8 mm厚TA15钛合金板料深腔形零件在945℃下的超塑成形进行数值模拟,得到优化了的时间-压力曲线与零件的厚度分布图,并设计了相应的成形模具。根据仿真优化得到的时间-压力曲线对该零件进行超塑成形试验,用三维扫描设备扫描零件的外形得到点云数据,并用超声波测厚仪测量零件的厚度分布。将仿真结果与实际零件的三维外形和厚度进行对比发现,试验成形零件与仿真成形零件的外形误差在0.6 mm以内,而且厚度分布趋势一致,最大误差为17.98%;试验成形零件的最大减薄率为64.3%,满足设计要求,验证了有限元仿真模型的准确性。     

焊管FFX成形初成形段显式动力仿真及实验

针对直缝焊管FFX成形过程涉及复杂的非线性问题,对Φ168 mm焊管FFX成形机组初成形段建立有限元模型,利用显式动力算法对直缝焊管FFX成形过程进行仿真计算,获得了初成形段钢带的等效塑性应变分布及几何变形。结果表明,FFX成形初成形段板带各位置截面的最大等效塑性应变集中在板带边缘区域,同时发现板带截面上等效塑性应变呈"L"状分布;板带的几何变形良好,变形均匀且边部曲线平滑,无边浪和鼓包等缺陷产生。将板带各成形截面在模拟仿真中得到的开口距离与实际测量中得到的开口距离进行了对比,结果表明最大相对误差为4.49%,取得了较高吻合度,验证了有限元模型的正确性。     

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。     

冲压冷锻成形工艺的模具设计及坯料计算方法研究

以车用空调用电磁线圈罩体零件为研究对象,研究了冲压冷锻成形工艺的模具设计以及适合此类工艺的坯料计算方法.工艺试验和批量试制表明:与传统的冷挤压成形、热锻制坯 机械加工等工艺比较,该工艺流程最短,成形力只有冷挤压的1/5,而效率提高了5倍,坯料计算方法的准确率达到100%.冲压冷锻成形的罩体零件,尺寸、形状和位置精度、表面粗糙度等质量指标达到了进口件的要求,合格率达到了99.8%,已成功应用于多家汽车空调生产企业.     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

圆柱直齿轮分区局部成形机理分析

圆柱直齿轮冷锻成形载荷大,模具寿命低。为了降低冷锻齿轮的成形载荷,提高模具的使用寿命,本文提出分区局部成形圆柱直齿轮工艺。用三维软件Pro/E建立了圆柱直齿轮锻件及模具模型,通过有限元软件Deform-3D数值仿真了圆柱直齿轮冷锻过程。结果表明:该工艺不仅能保证齿形充填完整,而且可以显著地降低成形载荷。     

基于Dynaform的汽车发动机盖内板成形分析

对汽车发动机盖内板的成形过程进行了研究,基于数值模拟的方法对其成形过程进行了有限元仿真分析,得到零件的成形极限图和厚度变化图,并以此来判断成形效果。针对成形过程中出现的拉深不足和起皱等缺陷,通过反复调整工艺参数和拉深筋尺寸及分布,得出了较好的零件成形状态,零件的最大减薄率为22.8%,最大增厚率为5.9%。根据该工艺方案进行了实际冲压试验,通过比较仿真分析与试验结果不同测点位置的厚度,其偏差小于3%,从而验证了两者的一致性。研究结果表明,数值模拟分析用于板料成形分析是可行的,能够提高设计生产效率。