锻造曲轴预制坯连皮结构优化设计

针对曲轴模锻生产中普遍存在的平衡块充填困难、材料利用率低下的问题,对常规曲轴预制坯等厚连皮结构进行了优化设计.提出了梯形、凹形、凸型三种新型的工艺连皮形式.并构建有限元模型分别对其进行仿真分析.通过对比分析发现:连皮形式对曲轴预成形效果的影响很大,其中凸形连皮具有最优的平衡块填充能力.在此基础上进一步对凸形连皮的厚度进行了优化,最终得到了较优的连皮结构和厚度取值,研究内容最终得到实验验证.     

滑动叉模锻成形技术北大核心CSCD

叉类锻件的工艺难点是劈叉,其材料利用率一般较低。通过分析某一型号短空心轴滑动叉的外形和金属分布规律,提出了弯曲成形U形叉、挤压成形空心杆的模锻思路,制定了5步模锻工艺方案。预锻成形时进行弯曲和挤压复合变形,毛坯在凸模作用下弯曲为U形,并挤压成形部分杆部;终锻成形时,利用预锻件的外形定位,挤压成形空心杆部,并对U形叉进行整形。模拟了预锻和终锻成形过程,验证了理论分析的正确性。根据制定的成形方案,设计制造了锻模,并模锻成形出合格的锻件。该方案避免了开式挤压劈叉工艺造成的材料流动不均匀的问题,同时成形了空心杆部、降低了金属消耗和机械加工量,而模锻成形产生的飞边和冲孔连皮可利用模具切除。相对于坯料水平分模开式模锻,该方案材料利用率提高约15%,对生产具有一定的指导意义。     

长轴类大变截面复杂锻件精确成形缺陷控制

针对长轴类大变截面复杂锻件精确成形过程中存在充不满和模具寿命低的问题,采用数值模拟技术与生产试制结合的方法,研究了某微车四拐曲轴精确成形过程中上述两种缺陷形成的原因,提出了一种通过设计适合的预锻模来控制成形过程中金属流动状态、避免充不满和减少锻模磨损的方法。在该预锻模中,采用阻力墙形式构造飞边槽,采用凸形连皮结构连接多个大变截面。通过优化预锻模具的结构参数改善金属在模膛内的充模状态,实现长轴类大变截面复杂锻件精确成形过程中的缺陷控制。结果表明,在预锻模具中距模具型腔的位置为10mm设置斜度为10°,间隙1～2.5mm的阻力墙并采用中间厚度为18mm的凸形连皮连接各个变截面,可以将四拐曲轴终锻模具的寿命由原来的每套4500件提高到每套7800件,将材料利用率由原来的66.2%提高到88.3%。     

396柴油机连杆模锻成形工艺研究

以396柴油机连杆为研究对象,针对该连杆在相对打击能量较小的30kN模锻锤上的模锻成形工艺进行分析,比较了396柴油机连杆分别在30kN模锻锤和50kN模锻锤上的模锻成形效果,并对连杆锻模设计的相关内容:模锻工步、预锻热锻件形状、终锻热锻件形状、预锻和终锻的冲孔连皮、压凹连皮以及飞边槽等进行优化设计与实验验证。实验结果表明:连杆锻件合格品率由原94%提高到98%,减少锻造生产周期至少6天/300件,提高模锻效率至少1倍,锻造成本至少降低40%。     

曲轴模锻成形过程数值模拟

提出并制定了平面四拐小曲轴锻造成形工艺,针对曲轴模锻的成形过程,全程数值模拟研究了曲轴的弯曲、预锻、终锻工步,并给出了成形过程中需采用的工艺参数值。     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的,分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点,设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构.在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮,预、终锻模具设置了阻力墙结构,上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果.利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM-3D,对改进的工艺进行仿真分析,仿真结果有效的验证了工艺方案.模拟预测了预、终锻成形力分别为39.9MN,终锻为56MN.设备63MN有富余.模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满.基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制,经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求.     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的，分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点，设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构。在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮，预、终锻模具设置了阻力墙结构，上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果。利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM＊3D，对改进的工艺进行仿真分析，仿真结果有效的验证了工艺方案。模拟预测了预、终锻成形力分别为39．9MN，终锻为56MN，设备63MN有富余。模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满。基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制，经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求。     

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。     

连皮结构对曲轴模锻成形的影响

为提高材料利用率和锻件填充效果,利用Deform软件对曲轴模锻成形过程进行数值模拟,以曲轴平衡块顶部的充填能力作为考核指标,分析了不同厚度的平底连皮对曲轴平衡块顶部充填的影响。模拟结果表明,当连皮厚度为20 mm时,充填效果最好。并在此基础上,提出了一种凸形连皮的新结构,结合分析结果给出了两种优化方案,即降低连皮与曲轴连接部分的厚度和尽可能提高水平激烈流动停止时连皮处储存的可利用材料,并对优化方案进行了验证。结果表明,在降低冲除连皮压力、曲轴变形或产生裂纹风险的前提下,该结构可以确保曲轴平衡块顶部的饱满充填。     

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。