基于CAE的汽车铝合金控制臂锻造成形工艺

以某汽车右上控制臂为研究对象,选用6082铝合金为锻造材料,分析了产品的结构特点及成形难点,确定了其成形工艺为两道次辊锻、两工位弯曲、预锻和终锻。根据锻模设计理论,采用Solidworks软件设计各道次模具,并通过Deform软件对6082铝合金控制臂成形过程进行模拟,从温度分布、等效应力应变以及金属流动等角度分析了各工序的成形情况。针对成形方案中变形程度最大的预锻工序,采用控制单一变量的方法,分析了坯料始锻温度及摩擦因数对预锻成形的影响。结果表明：预锻时,随着始锻温度的增加,平均等效应力减小,始锻温度在450～490℃时更合理;改善润滑,减小摩擦因数使得模具载荷降低,锻件的最大等效应变减小,有利于成形且提升模具寿命。最后,基于模拟结果结合实际生产进行了试验,得到了与模拟结果相吻合的成形锻件。     

2024铝合金件精密等温锻造工艺研究

用H13热作模具钢制作了等温锻造模具,并采用等温锻造工艺对大型2024铝合金锻件挤压成形。先将铝合金板材预锻成预制坯,然后用20 MN液压机进行等温锻造。等温锻造工艺中,模具温度为(450±10)℃,2024铝合金预制坯温度为(465±10)℃,成形时最大挤压力为11000 kN。等温锻造试验表明,等温锻造模具采用渗氧氮化热处理工艺后,可以提高模具的抗黏附性。在试制过程中,对等温锻造模具侧板圆角半径进行优化,比较R5,R10和R15 mm这3种圆角半径,测试后发现圆角半径为R15 mm的模具侧板可以更好地改善金属流动性,并减缓锻件与模具的粘结。此外,比较了两种等温锻造工艺,结果表明,通过预锻或第1道次终锻出现筋条大圆角,可以保证终锻后筋条充满。     

铝合金轮毂锻造组织缺陷有限元分析与工艺优化

为了消除6061铝合金轮毂锻造成形中极易出现的组织缺陷,基于有限元模拟技术,采用Deform-3D软件对高钛6061铝合金轮毂锻造成形过程进行了数值模拟,研究了轮毂热锻过程中变形温度、变形速率以及变形量对组织缺陷产生的影响。结合数值模拟结果和现有的成形工艺,获得了用来控制组织缺陷产生的优化的工艺参数组合,即高温预锻、低温终锻、降低预锻变形量、增大终锻变形量和增大变形速率。根据最佳的工艺参数组合,进行了生产试验。结果表明,优化后的成形工艺能够有效控制铝合金轮毂锻造组织缺陷的产生。     

模具温度对锻造铝合金控制臂组织的影响

汽车控制臂是汽车悬架系统的关键零部件之一,为满足对刚度、强度和使用寿命的要求,现针对某锻造铝合金控制臂,采用数值模拟与工艺实验相结合的方法,对其锻造工艺进行分析,研究模具温度对锻造铝合金控制臂的影响,观察锻件组织。采用单一变量法,分别对模具温度为200,300,400℃的锻造过程进行模拟,观察锻件温度变化情况。模拟结果表明,当模具温度在200～400℃区间内,温度每升高100℃,终锻件温度会提高5℃左右。通过锻造实验验证模拟结果,对锻件进行低倍组织观察,可知适当提高模具温度有利于改善粗晶层厚度,为此类零件锻造工艺参数的制定提供了指导。     

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%。     

基于Deform-3D的花键轴叉热锻成形工艺优化

针对花键轴叉锻件传统锻造工艺耗料多的问题,提出立式预锻、杆部热挤成形的预锻成形方法,给出了立式预锻的模具结构设计,并对热挤预锻模具进行了参数优化,解决了充填不足的问题,最终锻出低能耗、低料耗、高生产率的合格锻件。基于Deform-3D有限元分析软件模拟观察到花键轴叉锻件的成形过程,准确分析出缺陷形成的原因和工艺优化后锻件成形效果。通过实际生产验证了模拟结果的可靠性,在优化预锻件脱模斜度和终锻模具桥部参数后,生产效率提高至少20%,料耗节省约15%,终锻模具磨损量降低约25%,模具寿命得到明显提升。     

基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化北大核心CSCD

针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。     

汽车曲轴缺陷与成形因素的分析及优化

曲轴是内燃机的重要零件,成形很复杂.某曲轴锻造模具出现了筋板打弯现象以及部分平衡板难以填充等缺陷.分析了分模面、拔模斜度、连皮厚度等3个影响因素.进行了优化改进,采用了制坯、预锻、终锻阶梯渐进分模结构,使筋板部位受力均匀,从而避免了被打弯的缺陷.拔模斜度采用3°～7°或11°～15°之间,参照其他因素而定;连皮厚度应落在12～16mm之间,该区间填充性能最好.     

全纤维曲轴锻件曲柄臂平衡块安装面形状数值模拟

采用弯曲镦锻法锻造中高速柴油机曲轴时,曲轴锻件曲柄臂安装面极易出现塌角缺陷。针对平衡块安装面为平面类型的曲柄臂,以16V240曲轴为研究对象,设计了4种平衡块安装面形状的曲柄臂锻件,并采用有限元法模拟了16V240曲轴锻件4种方案的RR法镦锻成形过程。从镦锻过程金属坯料的流动速度和速度矢量方向两个方面讨论了4种平衡块安装面形状对曲柄臂锻件成形质量的影响,模拟结果表明,设计为收敛形状的平衡块安装面在锻造过程中能有效避免塌角缺陷。根据方案4的模拟结果优化设计了模具并进行了曲轴单拐的挤压实验,实验结果与数值模拟结果基本一致。     

铝合金控制臂多向挤压制坯及模锻成形工艺

提出了采用多向挤压工艺为复杂枝权类控制臂锻件成形锻造预制坯。选取典型的复杂铝合金控制臂锻件,通过有限元模拟分析,研究了多向挤压成形过程中毛坯温度、材料流动速度、流线及挤压成形力和模锻成形过程中的温度分布及模具充填情况。模拟结果表明:当坯料成形温度为540℃、模具加热保温至200℃时,挤压后两枝权温度为520℃,枝权头部温度约为480℃,无须进行二次加热。模锻成形材料变形均匀,模具充填效果好,飞边较小,表明挤压制坯与锻造型腔较好匹配。最后,通过多向液压机对模拟进行了验证,结果表明,多向挤压制坯成形工艺可以获得高质量的控制臂锻件预制坯,该工艺具有可行性。     

商用铝合金轮毂法兰盘锻造工艺研究及参数优化

针对商用铝合金轮毂法兰盘的结构特点对锻造工艺及模具结构进行改进,将预锻过程中上、下模设计成波浪形,使材料在锻造过程中流动更加顺畅,终锻过程中材料的变形更加均匀,利用simufact软件对锻件的锻造工艺进行有限元模拟分析,并以模具温度、坯料温度、上模下压速度、摩擦因数4个工艺参数为因素,以成形载荷为目标函数,建立正交试验,确定最佳工艺参数。经验证,改进模具结构和参数优化后锻压成形力降低了20%,为实际生产加工提供参考。     

一种车用法兰盘零件的锻造工艺研究及模具结构优化北大核心CSCD

为解决一种车用法兰盘零件传统制造工艺效率低、材料利用率低、生产成本高、产品使用性能差等问题,设计了一种3工位热模锻成形工艺,依次经预成形、预锻、终锻成形。为保证工艺质量,利用Deform-3D软件对法兰盘零件的成形过程进行了模拟,根据金属变形过程确定了工艺中的隐藏缺陷;对预锻模具结构进行了优化,提出了两种改进方案,同时依次进行了成形检验,并对比了改进后两种方案的终锻件的温度分布、预锻和终锻工位的锻造力及模具磨损情况。结果表明,改进后工艺可解决锻造缺陷,并且采用改进方案2,对法兰盘锻件质量的提高和模具寿命的延长更有帮助。最后,进行了法兰盘零件的热模锻试验,得到了符合预期的法兰盘零件,有效解决了目前面临的难题。     

镁基汽车控制臂的热模锻工艺优化

AZ80镁基汽车控制臂是一种极具应用价值的轻量化零件。本文采用不同的工艺参数进行了AZ80镁基汽车控制臂的热模锻成形,并进行了弯曲刚度和拉伸强度的测试与分析。结果表明:随坯料温度从360℃升高至400℃、模具温度从200℃升高至240℃、锻造温度从410℃升高至450℃、变形速度从0.2 mm/s增至1.4 mm/s,控制臂的弯曲强度、抗拉强度和屈服强度均先增大后减小。AZ80镁基汽车控制臂的热模锻工艺参数优选为:坯料温度390℃、模具温度220℃、锻造温度430℃、变形速度1 mm/s。     

节距190 mm链轨节模锻成形研究

对节距190mm链轨节模锻成形过程进行数值模拟,获得了链轨节模锻成形过程金属流动规律;对成形过程中出现的折叠缺陷进行分析,对冲孔连皮及预锻毛坯结构进行优化,解决了折叠缺陷问题;结合生产实践设计了链轨节的锻造模具.经实践检验,生产出的锻件符合技术要求.同时,改进后的锻造模具节约了原材料,降低了生产成本.     

一种近终形制备铝合金控制臂的新工艺

根据汽车用6082铝合金控制臂锻造坯料性能的要求,提出一种近终形制备铝合金控制臂的新工艺。将铝合金熔体采用半连续铸造的方式制备出外形与终锻坯形状接近的近终形6082铝合金锭坯,经切片后直接锻造成形。锻造坯料经530℃4 h固溶和175℃10 h时效处理后,锻坯筋部位置的屈服强度达到340 N/mm2,伸长率高达12.7%,满足了汽车控制臂对6082铝合金锻坯的性能要求。与传统控制臂制备工艺相比,新工艺流程短,节能降耗效果显著。     

等温锻造对镁合金汽车悬架控制臂性能的影响研究

采用不同的锻造工艺对AZ31-0.15%Ce镁合金汽车悬架控制臂进行了锻造,并进行了力学性能和耐腐蚀性能的测试与对比分析。结果表明:与常规锻造相比,采用等温锻造方式制备的镁合金汽车悬架控制臂力学性能和耐腐蚀性能得到显著提高。该悬架控制臂的最佳锻造工艺为等温锻造,其工艺参数为模具预热温度410℃、锻造温度410℃、锻造速度120 mm/min。     

基于田口试验的轮毂法兰盘热锻工艺优化

采用Deform-3D有限元数值模拟软件对轮毂法兰盘热锻成形进行数值模拟,并对初定成形工艺方案进行分析,确定了预锻+终锻成形方案。针对工件表面应力较大、模具磨损较为严重的问题,通过田口试验优化法对成形参数进行优化组合。模拟结果表明,当轮毂法兰变形温度为1200℃、模具温度为230℃、变形速率为1.0 mm·s~(-1)、摩擦系数为0.05时,工件应力、模具载荷和模具磨损能有效降低,且工件成形质量较优。各参数对零件质量和模具磨损的影响程度依次为:摩擦系数变形速率变形温度模具温度。     

半固态流变铸-锻6061组织均匀性研究

采用分析软件测定了6061合金冷却曲线,并对不同温度下的初生固相率进行了测试。利用H1F100型伺服驱动压力机及杯型试验模具进行了半固态6061合金流变铸-锻成形,研究了工艺参数及热处理对半固态6061合金流变铸-锻成形件组织均匀性的影响。研究结果表明:在一套模具内,完成半固态铸造和半固态锻造即半固态铸-锻成形是可行的;合金温度在645℃,上型温度300℃,下型温度350℃,成形比压105 MPa,保持时间0~4 s时,可得到组织均匀的零件。     

半固态6061合金流变铸-锻成形及组织均匀性

采用分析软件测定了6061合金的冷却曲线,并对不同温度下合金的初生固相率进行了测试。利用H1F100型伺服驱动压力机及杯型试验模具,进行了半固态6061合金流变铸-锻成形,研究了合金温度、成形压力、上型温度、保持时间等工艺参数对半固态6061合金成形性的影响,探讨了工艺参数及热处理对半固态6061合金流变铸-锻成形件组织均匀性的影响。结果表明,在一套模具内,完成半固态铸造和半固态锻造即半固态铸-锻成形是可行的;合金温度在645℃,上型温度为300℃,下型温度为350℃,成形比压为105 MPa,保持时间为0~4s时,可得到组织均匀的试件。     

大型船用曲轴TR法镦锻成形缺陷分析与工艺优化

大型曲轴是大型内燃机的关键零件。针对我国大型船用曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题,采用DEFORM-3D软件对其TR镦锻过程进行了数值模拟仿真。通过模拟分析曲轴成形的塑性流动规律,找出了大型船用曲轴曲拐成形过程中的典型缺陷连杆颈和曲柄臂外侧折叠的成因。研究发现,弯曲下模和预锻模设计不合理是造成曲轴锻件折叠缺陷的主要原因;并在此基础上优化了锻件成形的工艺方案,从而为大型曲轴镦锻模具设计提供了科学依据。生产试验表明,采用新的模具结构设计方案,可以有效避免大型曲轴镦锻时的折叠缺陷,所成形的曲轴质量良好。