磁控排气管挤压成形的分析与参数优化

根据挤压成形理论,分析、制定了磁控排气管挤压成形工艺,采用Deform-3D软件对零件的成形过程进行模拟,应用正交模拟试验和回归试验以及工程试验研究相结合的方法,对微波炉磁控排气管金属冷挤压成形规律进行了研究,对工艺参数进行了优化.确定了模具结构参数的优化组合为:凸模内圆角r1=0.8 mm,凸模外圆角r2=0.8mm,凹模内圆角r3=0.2 mm,凹模外圆角r4=0.8mm.工艺参数的优化方案为:坯料直管长度x1=30nm,坯料锥角x2=120°,摩擦因子x3=0.1,挤压速度x4=180 mm·s-1.实现了薄壁空心杯杆件的复合挤压成形.     

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。     

基于虚拟正交试验的Inconel690合金大口径厚壁管挤压工艺仿真

研究挤压成形参数影响规律并确定合理的参数取值范围,是开发难变形合金大型型材挤压工艺技术和挤压过程精细化控制,以及大吨位(如2万吨)挤压机的研发、调试及应用迫切需要开展的重要内容。基于DEFORM-2D平台,以规格为Ф420mm×60mm的难变形Inconel690合金管材穿孔针挤压为研究对象,建立了适用、可靠的无缝管材穿孔针挤压过程的有限元仿真模型;选取挤压比λ、模角α、定径带长度h、坯料初始温度T、挤压速度v等重要成形参数为影响因素,以坯料温度峰值Tmax、坯料金属损伤峰值Dmax、模口坯料金属流速均方差Fsdv和挤压力峰值Lmax为衡量指标,开展了基于模拟仿真的虚拟正交试验研究。结果表明,影响Tmax、Dmax、Fsdv、Lmax的因素主次顺序分别为:T>v>λ>h>α、α>v≈λ>T>h、h>v>T>α>λ、λ>T>α>v>h;综合考虑成形管材质量、挤压力等因素,获得了2万吨难变形合金卧式挤压机上挤压该规格Inconel690合金管材的合理成形参数取值范围为:λ=5.74～6.37、α=35～45°、h=60～120mm、T=1080～1180℃、v=150～250mm/s。     

C10100铜合金管挤压成形过程的有限元模拟

研究挤压成形工艺中的挤压速度、挤压温度和凹模圆角半径各工艺参数对挤压件成形质量的影响规律。采用有限元模拟软件Deform-2D建立了C10100铜合金的热挤压有限元模型,坯料的成形流变性能按其数学模型从该模拟软件数据库中选取。选择挤压速度分别为40,50和60 mm·s-1,挤压温度为850,900和950℃,凹模圆角半径为10,15,20和25 mm,比较在不同挤压参数下的等效应变值与最大挤压力值的差异。研究结果表明,当最佳工艺参数为:挤压速度50 mm·s-1、挤压温度950℃、凹模圆角半径10 mm时,所得到的挤制管材的表面光洁度及内部组织满足工程应用要求。     

异形齿离合器盘毂冷挤压工艺优化分析与实验研究

针对某带有异形齿法兰离合器盘毂的结构特点提出冷挤压成形工艺。结合有限元分析与正交试验设计方法,以异形齿盘毂冷挤压成形峰值载荷、齿形充填情况以及最大损伤值为目标函数进行正交实验设计,并采用有限元模拟软件分析其凹模入模半锥角、凹模过渡圆角半径、坯料直径、摩擦系数和挤压速度对盘毂冷挤压成形性的影响。分析结果表明:凹模入模半锥角、凹模过渡圆角半径、坯料直径对盘毂冷挤压成形性具有显著影响,并得到最佳工艺参数组合为:入模半锥角40°、凹模过渡圆角半径3 mm和坯料直径Φ53.5 mm。工艺试验结果表明,采用优化后的盘毂冷挤压工艺可以生产出质量合格的产品。     

P91厚壁管热挤压模具参数优化设计

利用正交试验,通过有限元模拟研究了P91厚壁管热挤压模具型腔几何参数及初始温度的合理取值范围。选取挤压角角度α、过渡圆角半径R1、过渡圆角半径R2、定径带长度h、挤压模初始温度T为研究对象,以挤压模工作表面应力分布-sds、挤压模所受最大载荷Lmax、模口处金属流速均方差Fsdv为考核标准,展开了基于有限元模拟的正交试验研究。结果显示,P91厚壁管热挤压模具型腔几何参数与初始温度的合理取值范围为:挤压角角度选取45°～55°、定径带长度h选取90～120 mm、过渡圆角半径R1选取70～90 mm、过渡圆角半径R2选取100～120 mm、挤压模初始温度T选取250～350℃。最后,利用缩比热挤压成形试验验证了模具型腔参数与初始温度取值范围的合理性。     

基于有限元方法的弹壳拉深成形工艺结构参数研究

为推进弹药智能制造的发展、提高枪弹制造水平,以小口径黄铜弹壳拉深成形工艺为研究对象,探究该工艺的最优模拟方法和最优结构参数组合。利用类拉深成形工艺的冲杯试验,基于有限元平台ABAQUS建立了不同模拟方法下的有限元模型,计算得到冲压力-位移曲线并与试验结果对比,确定了弹壳拉深成形工艺的最优模拟方法为二维静力学。基于二维静力学,研究了弹壳拉深成形工艺中3个主要的结构参数：凹模圆弧半径R、凹模锥角α、定径带长度h。结合正交试验得到了结构参数对工艺质量的影响趋势及结构参数的最优组合：R=7 mm、α=13.5°、h=3 mm,为后续弹药智能制造提供了参考。     

304不锈钢大型管材挤压工艺虚拟正交优化

基于DEFORM-2D有限元模拟与正交试验,以降低挤压力峰值、提高模口处坯料变形均匀性为优化目标,对304不锈钢大型管材((Φ)600 mm×420～3600 mm)挤压成形过程进行了优化.当模角θ=35°、挤压速度v=200mm/s、挤压温度T=1200℃时,挤压力峰值最小;当θ=35°、v=l00mm/s、T=1050℃时,等效应变均方差最小.     

行星圆柱齿轮正挤压成形数值模拟与试验研究

针对卡车轮边减速器中行星圆柱齿轮提出一种正挤压成形工艺。为了获得更好的齿轮正挤压工艺参数,采用正交试验设计和有限元模拟对齿轮正挤压成形工艺参数进行多目标优化。以最大成形载荷、齿轮塌角高度、锻件最大损伤值和模具磨损为评价指标,研究了凹模入模角、工作带长度、毛坯直径系数、挤压速度和摩擦系数对齿轮成形结果的影响。采用综合平衡分析法确定了显著影响因素并确定了最佳取值,即凹模入模角35°、毛坯直径系数1.20、挤压速度70 mm·s-1。经工艺试验验证,优化后的正挤压成形工艺能够生产质量合格的齿轮。     

渐开线花键冷挤成形工艺分析与模具设计

以某轻型汽车半轴渐开线花键为研究对象,利用有限元软件Deform-3D,采用数值模拟的方法,探讨了坯料直径、凹模引导区长度及定径带长度对花键冷挤压成形的影响规律。分析结果表明,随坯料直径增加,成形力上升,齿形成形效果显著提高,但坯料直径过大,回弹现象影响齿形精度;引导区长度对花键冷挤成形性有影响,若引导长度设计太短,挤压过程不稳定或不能成形;定径带长度对花键的成形质量和成形力影响显著,随定径带长度增加,齿形越饱满,齿槽越深,挤压力越大。优化设计了冷挤花键组合式凹模的关键参数,工艺试验表明,分析准确,设计合理。     

汽车悬架球头拉杆冷成形技术

为提高生产效率、改变原来通过车削加工汽车悬架球头拉杆的方式,提出了一种球头拉杆的多工位冷镦成形工艺。基于DEFORM-3D软件建立了有限元模型,对球头拉杆的塑性成形过程进行了仿真,研究了预成形凸模入模角α、预成形凹模圆角R1、终成形凹模圆角R2以及终成形凹模入模角β等工艺参数对球头拉杆成形的影响,并进行了正交试验,以模具在球头拉杆成形过程中所受载荷及工件损伤值为优化目标,获得了合理的工艺参数组合。结果表明:在保证工件成形质量及模具寿命的前提下,当预成形凸模入模角α为30°、预成形凹模圆角R1为12 mm、终成形凹模圆角R2为3 mm、终成形凹模入模角β为60°时,模具载荷及工件损伤有显著的降低。采用优化后的参数进行试模生产,工件成形质量较好,验证了模拟结果的可信性,能够有效地指导工艺设计人员的设计工作。     

基于虚拟正交试验的关节轴承工艺参数优化设计

以GEW12DEM1T关节轴承为研究对象,基于ABAQUS平台建立关节轴承挤压装配过程的有限元仿真模型。基于模拟仿真的虚拟正交试验选取模具半径R1,R2,收口半径Ra,定径带长度h,挤压速度v等重要成形参数,以内外圈最大接触压力Fmax、挤压力峰值Lmax、内外圈最大间隙与最小间隙之差Mmax、轴承端部金属流速均方差SDV为衡量指标。结果表明,影响Fmax,Lmax,Mmax,SDV的因素主次顺序分别为RahR1R2v,RahvR1R2,RahvR1R2,vR2hRaR1;综合考虑轴承质量、挤压力等因素,获得了GEW12DEM1T自润滑关节轴承成形参数的合理取值范围R2=17mm~30mm,R1=4.5mm~5mm,h=6mm~6.3mm,v=20mm/s~40mm/s,Ra=13.9mm~14.2mm。实验验证结果表明,模拟及正交试验优化结果准确有效。     

基于响应面法与灰狼优化算法的壳体拉深成形模具优化设计

为解决壳体拉深成形模具优化设计的实际问题，提出一种基于响应面法和灰狼优化算法的优化凹模尺寸参数的优化方法。以模口圆角半径R_a、中间带直径D_m、入模角α和定径带宽度B为设计变量，采用中心复合设计进行实验安排，以壳体的外径、高度、中心底厚及口部不平整度作为优化指标，并联合运用灰色关联分析法和熵权法，构建设计变量与优化指标之间的响应面模型，最后借助灰狼优化算法对预测模型进行寻优。最优凹模尺寸参数组合为：R_a=12 mm,D_m=Φ19.3 mm,α=20°和B=1.4 mm。采用优化后的凹模尺寸参数进行模拟验证和工艺实验，结果显示壳体所有尺寸指标均满足设计要求。     

变速器花键主轴贯通式冷挤压成形北大核心CSCD

针对载重汽车变速器花键主轴在传统切削加工时生产效率低的问题,考虑开式冷挤压的缺点,提出了贯通式冷挤压成形工艺方案。借助DEFORM-3D有限元仿真分析软件,研究了坯料定位精度、凹模定径带、凹模入模半角和模具间隙对金属流动的影响规律,模拟结果表明:当凹模定径带长度为26 mm、凹模入模半角为28°、凸模直径为Φ46 mm时,花键主轴在成形过程中的弯曲变形量较小,成形质量良好。最后采用贯通式冷挤压成形方案进行工艺试验,得到的挤压件的成形质量和尺寸精度均可满足设计要求,试验证明该工艺方案切实可行,数值模拟结果对工艺试验具有一定的参考价值。     

基于FEM的INCONEL625难变形合金大型厚壁管挤压极限图研究

基于DEFORM-2D有限元平台,以INCONEL625难变形合金大型厚壁挤压管为研究对象,通过虚拟正交与回归分析,研究了工艺参数坯料预热温度(P)、模具预热温度(M)、挤压速度(V)、摩擦因子(F)、挤压比(λ)和模具几何结构参数凹模半角(β)、凹模圆角(R1,R2)、工作带长度(L)对该过程挤压力峰值和模口管材温度峰值的影响。结果表明,P,F,V,β,λ5个参数对挤压力峰值和模口管材温度峰值的影响较为显著;通过逐步回归法建立了挤压力峰值和模口管材温度峰值与上述5个主要参数之间的回归数学模型,并通过该回归数学模型以额定挤压力200 MN和模具出口管材最高温度1250℃为条件确定了5个主要参数的合理取值范围:F=0.01~0.02;V=100~200 mm/s;P=1000~1250℃;β=35°~50°;λ=4.5~7;在此基础上,建立了多个影响显著参数下的INCONEL625难变形合金大型厚壁管挤压极限图,并阐明了该挤压极限图的制作原理和应用。经验证,该挤压极限图是可行的。     

离合器外齿毂冷挤压成形工艺参数多目标优化

针对某汽车离合器外齿毂冷挤压成形中出现的成形载荷大、材料利用率低和内花键圆角填充不饱满的缺陷,采用中心复合试验设计建立以入模半角、坯料壁厚、定径带长度和摩擦因子为优化变量,以成形载荷、坯料体积和内花键圆角间隙为优化目标的二阶响应面模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对模型迭代寻优,获得一组最优工艺参数:入模半角为26°、坯料壁厚为6. 8 mm、定径带长度为10 mm及摩擦因子为0. 10。有限元模拟和工艺试验验证结果表明:采用最优工艺参数能有效降低成形载荷并提高材料利用率,内花键圆角填充效果也得到了明显改善。试验结果与模拟结果基本吻合,验证了该优化方法的正确性。     

齿轮冷挤压成形影响因素的数值模拟研究

采用数值模拟方法分析了齿轮冷挤压过程的影响因素。发现坯料的选择要考虑挤压力的大小,最好比齿顶圆大1~2 mm,坯料中带孔挤压比不带孔挤压降低挤压力约10%。带凸台的冲头的凸台高度要小于凹模入口角的高度。凹模的入口角尽量加大,以减小受力。挤压力随着凹模芯棒直径的增加而增加。采用复合挤压是一种很好的齿轮成形方式,能够降低材料消耗和后续的切削量。     

工艺参数对分流宽展挤压空心镁合金壁板挤压力的影响

通过有限元法对大型镁合金空心壁板的挤压过程进行了仿真,获得了挤压成形过程中的挤压力,研究了不同模具结构和工艺参数的挤压力-行程曲线。结果表明,挤压载荷在到达峰值之前有三个阶段,分别对应于分流、宽展和挤出过程;挤压比λ、挤压速度v、初始坯料温度T_0、通道转角角度α和焊合腔纵向深度d对挤压载荷的影响显著性顺序为:λvT_0αd。根据挤压力峰值确定的合理工艺参数范围为:λ≤14,α=145°～155°,d≤240mm,T0≥440℃,v5 mm/s。     

6061铝合金异形管材分流挤压模拟研究与优化

基于刚粘塑性有限元理论,采用DEFORM-3D有限元软件,对6061铝合金异形管材分流挤压工艺过程进行了数值模拟,揭示了挤压力的变化规律和坯料金属温度的分布规律.通过虚拟正交试验,获得了影响挤压力峰值的因素主次顺序为:工作带长度L＞焊合角θ＞焊合室深度h.以降低挤压力峰值为优化目标,获得了该规格6061铝合金异型管材分流挤压工艺最优水平组合为焊合室深度h=20mm,焊合角θ=35°,工作带长度L=5mm.     

浅孔杯形件挤压工艺研究及模具涂层应用

以某浅孔杯形件为研究对象,依据塑性成形理论,设计了4种挤压成形工艺,即上冲头反挤压、浮动凹模上冲头反挤压、上冲头正挤压以及浮动凹模上冲头正挤压工艺,采用DEFORM软件分析了4种挤压成形工艺下杯形件的成形质量及各主冲头的磨损情况,并确定了成形工艺。为降低主冲头磨损,研究了在TiN、TiCN、TiN-TiCN涂层下各主冲头的磨损情况,并确定了合理的镀层材料。通过正交试验法,研究了冲头圆角半径、摩擦因数、冲压速度、涂层厚度对冲头表面磨损深度的影响,并确定了最佳工艺参数。结果表明:在保证零件质量的条件下,采用浮动凹模上冲头正挤压工艺,冲头涂层材料选择TiN-TiCN复合涂层,工艺参数选择涂层厚度为4μm、摩擦因数为0.08、冲压速度为10 mm·s~(-1)和冲头圆角半径为6 mm时,主冲头完成单次挤压后的磨损量较小。