汽车全空心半轴精密旋锻工艺的数值模拟

采用Forge2011软件数值模拟了25Cr Mo4钢汽车全空心半轴的精密旋锻工艺。首先,对汽车空心半轴精密旋锻成形第一工序典型段中的锤头载荷、等效应变场、应力场等各工艺参数进行了研究。然后,根据数值模拟结果确定了正交试验因素和水平,得到了较优参数组:单次坯料转角12°,锤头径向进给量0.5 mm,进锤速度7.5 mm/s。最后,基于正交试验的优化结果对全空心半轴旋锻加工进行数值模拟和产品试制,验证了优化工艺参数的可靠性。     

新能源汽车空心电机轴复合成形工艺数值模拟及优化

基于SimuFact模拟分析软件，对新能源汽车空心电机轴复合成形工艺的多工序进行数值模拟分析与优化。研究结果表明：在热挤压成形过程中，等效塑性应变主要集中在靠近凸模前端的位置，材料沿轴向两端流动；经过径向锻造后，电机轴空心段的等效塑性应变沿直径方向先减小后增大，台阶段的等效塑性应变沿直径方向逐渐增大。经正交实验优化后的冷径向锻造工艺参数为：锤头相对转角为18°、锤头下压量为1.0 mm、锤头入模角为22°、坯料进给量为1.0 mm。在此基础上，成功地研制出一种通过热挤压结合冷径向锻造复合成形的新能源汽车空心电机轴，并分析了复合成形工艺对空心电机轴的微观组织及晶粒细化的影响。     

基于Forge的空心齿轮轴毛坯旋锻工艺优化

通过设计正交试验,利用Forge仿真分析,获得空心齿轮轴旋锻成形的优化工艺参数组合,并对试制样件进行了显微组织和显微硬度的物理检验。通过正交试验获得的最终优化方案为:坯料的初始温度为830℃,轴向相对送进量为0.05 mm,坯料转速为76 r·min-1,锤头径向压下量为2 mm,锤头径向速度为7.5 mm·s-1。物理检验表明:随着变形量的增加,空心齿轮轴的晶粒越细化,从表层向内晶粒细化先增强后逐渐减弱;旋锻成形使空心齿轮轴获得了纤维组织,提高了致密性;由于第2台阶处径向截面的变形比第1台阶处大,所以第2台阶处的表面显微硬度比第1台阶处大。     

飞机铝合金管材拉杆收口工艺

针对飞机铝合金管材拉杆零件,进行管端收口工艺研究,分析工艺方案、旋锻模具设计、旋锻工艺参数设计并进行试验验证。研究结果表明：拉杆收口旋锻成形工艺相对冷挤压、热挤压成形更高效;旋锻成形过程中,实际操作的工艺参数中轴向进给量的影响起主要作用;为保证拉杆内外表面质量,避免加工缺陷,随着收口外径尺寸的减小,轴向进给量也要相应地减小。轴向进给量与模具锥角和单组径向压缩量相关,对于过渡区锥角为19°的拉杆,外圆直径为Φ35～Φ40 mm时,每组初锻轴向进给量应小于3.0 mm;当外圆直径为Φ30～Φ35 mm时,轴向进给量应小于1.8 mm;当外圆直径小于Φ30 mm时,轴向进给量应小于1.2 mm。     

无芯棒旋锻径向进给参数变化匹配研究

以某汽车等速万向传动中间旋锻轴为研究对象,耦合旋锻成形工艺特征、强度要求和材料力学特性等进行无芯棒旋锻径向进给参数变化匹配。首先根据旋锻工艺特征确定无芯棒旋锻内外表面圆度几何质量参数;其次根据旋锻轴材料力学特性的应力约束和尺寸和形状等几何特性要求的几何约束确定无芯棒旋锻的最大等效进给量;最后根据旋锻轴产品精度要求,确定无芯棒旋锻各道次进给最小锻打次数与进给道次。通过制定的无芯棒旋锻径向进给参数对旋锻轴进行生产试制并进行内外表面圆度质量测试和硬度测试,测试结果满足产品质量要求和后续渐开线花键成形的硬度要求,进一步表明通过研究匹配的径向进给参数合理。     

轿车传动半轴含芯棒旋锻工艺中的关键参数

以轿车旋锻半轴(MTS)为对象,对模具入口角度、模具精整段长度、模具-坯料-芯棒间摩擦系数、轴向拉力等关键参数与材料流动方式和锻造力之间的内在关系进行研究。研究结果表明,随着模具-坯料-芯棒间摩擦系数增大,中性面向模具出口端移动,且径向、轴向锻造力增大;模具入口角度增大时,中性面向模具出口端移动,旋锻力减小,轴向锻造力增加;模具精整段长度、轴向拉力增加时,中性面向模具出口端移动,且旋锻力增大,但轴向锻造力不变。提出了旋锻轴关键参数的制定准则,并以某轿车旋锻轴为例,给出了模具入口角度、模具精整段长度、摩擦系数、轴向拉力等关键参数。采用工艺试制和产品质量试验,验证了旋锻工艺参数制定准则的正确性和合理性。     

无芯棒旋锻周向进给参数变化匹配研究

以某汽车等速万向传动中间旋锻轴为研究对象,根据无芯棒旋锻过程中毛坯尺寸和力学特性变化,按径向进给量大小将无芯棒旋锻过程分为粗、中以及细进给量逐渐递减3个道次。提出了通过有限元仿真取点刻画无芯棒旋锻后内外圆尺寸,并将变形放大一定倍数,进而更加直观的表征内外圆几何形状和圆度质量的方法。为了在保证内外圆圆度质量的同时考虑锻打效率,分别对每个道次不同外径下的周向进给量和周向进给道次进行匹配。首先,通过无芯棒旋锻内外圆最大和最小变形位置以及实际工艺统一化确定周向进给量;然后,在确保无芯棒旋锻坯料每个部分都得到锻打和满足内外圆圆度质量要求以及锻打效率的情况下确定周向进给道次。最后将实物剖面尺寸与数值模拟结果进行比较,结果表明制定的周向进给参数匹配合理。     

某汽车旋锻轴毛坯尺寸要求研究

以某汽车等速万向传动中间旋锻轴为对象,提出耦合旋锻成形工艺特性以及材料加工硬化特性、毛坯力学特性、毛坯旋锻前后的壁厚和内外径之间的关系进行毛坯尺寸要求设计。首先根据芯棒与坯料之间的最大间隙要求,保证旋锻成形质量,确定毛坯的最大内径要求;其次根据旋锻成形工艺、材料加工硬化特性以及旋锻后无芯棒两端渐开线花键成形工艺要求确定毛坯最大硬度;最后根据毛坯力学特性试验获得的硬度强度转换关系、材料拉伸试验拟合得到的加工硬化特性曲线、毛坯旋锻前后的壁厚和内外径之间的关系以及毛坯最大内径要求确定毛坯最大外径要求。     

基于响应面汽车变速器螺旋伞齿轮精锻成形工艺优化

针对螺旋伞齿在精锻时齿形成形质量差、成形载荷过大等缺陷,以某汽车变速器螺旋伞齿轮为研究对象,建立了以坯料始锻温度、摩擦系数以及压力机速度为设计变量,以最大成形载荷和终锻填充率为目标函数的二次多项式响应面模型,结合数值模拟方法以及Matlab优化工具箱,得到了优化的成形工艺参数为:坯料初始温度1000℃、摩擦系数0.3和摩擦压力机的成形速度200 mm·s-1.最后基于优化后的工艺参数,通过工艺试验验证了该模型的有效性,试验获得的螺旋伞齿齿形饱满,设备成形载荷满足要求.     

基于BP-GA的大锻件过渡区宏观成形性能优化

针对铝合金大型锻件局部加载成形工艺下过渡区筋部充填不满的问题,借助于BP神经网络和GA遗传算法与数值模拟技术相结合的策略对锻件的局部加载成形工艺参数进行了研究。以锻件过渡区填充性作为质量评价目标,建立了坯料温度、压力机加载速度、第1道次压下量、进给量与质量指标之间的关系模型,利用遗传算法求解得到了合理的工艺参数:坯料温度为435℃,压力机加载速度为5 mm·s-1,第1道次压下量为18 mm,进给量为1165 mm,并将得到的工艺参数进行再模拟,并应用于生产试制,生产后的锻件筋部过渡区充填完整,对比模拟结果,表明所提出的策略能有效对大型锻件局部加载成形过渡区充填问题进行控制。     

基于成形工艺的轿车旋锻轴强度设计

以某轿车等速万向传动中间旋锻轴为研究对象,根据旋锻轴成形工艺中的旋锻特性对旋锻轴毛坯的强度、硬度等力学特性进行设计,基于旋锻轴成形工艺中的热处理强化特性以及旋锻轴产品使用特性和强度要求,提出了旋锻轴产品和毛坯的强度和硬度设计要求、热处理强化的硬度分布及梯度要求。旋锻后硬度试验、旋锻轴产品的强度和硬度试验结果表明,提出的基于成形工艺的轿车旋锻轴及其毛坯的强度和硬度设计方法合理。     

无芯棒式旋锻工艺参数对传动轴表面质量的影响

以某轿车等速万向传动轴为研究对象,利用DEFORM-3D有限元模拟软件和工艺试验,研究了该等速万向传动中间轴的无芯棒式旋锻过程中坯料旋转参数、模具径向进给参数对传动中间轴成形圆度质量的影响,给出了无芯棒式旋锻关键工艺参数的确定依据。仿真结果表明,在不同外径情况下每组锻打次数达到5次后,内表面圆度质量不再有明显的提升;为保证内表面良好的圆度质量,随着锻打的深入,径向进给量也要相应的减小。工艺试验表明,数值模拟结果基本可靠,用该文所确定的旋锻工艺参数试制的锻件能得到较好的圆度质量,可以为实际生产提供一定的参考数据。     

末端法兰热锻成形的数值模拟及工艺优化

针对末端法兰一次终锻成形出现的折叠缺陷问题,分析缺陷形成的原因,并基于Deform-3D有限元分析软件模拟末端法兰成形过程,结合正交试验优化工艺参数,提出制坯、预锻、终锻3步成形方法,调整坯料尺寸、摩擦系数、下压速度及终锻飞边厚度,有效地减小了锻件下模边缘、中孔和凸台的折叠角度,降低了开裂风险,最终锻出合格锻件。试验结果表明:当工艺参数满足坯料直径Φ50 mm、长190 mm、摩擦系数0.25、下压速度60 mm·s-1、预锻飞边4 mm、终锻飞边3.8 mm,并采用制坯-预锻-终锻3步成形方案时,锻件质量较优。通过实际生产验证了数值模拟结果的准确性和可靠性,获得了符合要求的产品。     

带直弯的连接轴弯曲镦锻成形数值模拟

对带直弯的连接轴的锻造成形进行了工艺分析。使用Deform-3D有限元软件对其弯曲镦锻成形工艺进行了模拟,发现可能存在的锻造缺陷。通过优化工艺参数以及坯料形状,获得了金属流动、应力应变分布等,确定了最优坯料及弯曲镦锻工艺参数。其结果是消除了锻造缺陷,提高了材料利用率。     

镁合金板料工具转动渐进成形工艺参数实验研究

用正交试验的方法研究了AZ31镁合金板料工具转动渐进成形过程中工艺参数对板料成形性能的影响,试验采用变角度锥杯模型,并以成形破裂角作为试验指标。结果表明:单一因素对AZ31镁合金渐进成形性能的影响从主到次的顺序为主轴转速Z轴进给量工具头直径进给速度工具材料,主轴转速是影响镁合金板料成形性能的最主要因素,在保证板料成形性能和表面质量的前提下,为节约时间,尽量选用快的进给速度和大的Z轴进给量和工具头直径,工具材料对成形性能影响很小,可以忽略。正交试验中最优工艺参数组合:工具转速4500 r·min-1,进给速度300 mm·min,Z轴进给量0.3 mm,工具头直径Φ12 mm,工具材料HSS4341,成形破裂角为88.25°。     

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。     

精密旋锻技术的研究进展

近年来精密旋锻技术在汽车轻量化方面发挥越来越重要的作用,尤其是空心轴类零件在汽车上的应用。本文从旋锻技术的原理和特点出发,综述了国内外精密旋锻技术的研究进展。重点介绍了旋锻汽车空心半轴的力学性能,简要介绍了旋锻连接技术的应用。     

基于旋转锻造工艺的航空发动机薄壁空心细长轴加工精度研究

将旋转锻造(旋锻)成形方法应用于航空发动机薄壁空心细长轴的加工制造是一种新的工艺尝试。首先,介绍了旋转锻造的原理和工艺特点,然后,根据薄壁空心细长轴阶梯内孔同轴度加工的特点,进行了试验设计,并在自主研发的旋锻机上进行了试验,结合有限元数值分析方法对试验结果进行了分析和讨论。最后,对试验结果在产品上进行了验证。研究结果表明,旋锻工艺方法对保证航空发动机薄壁空心细长轴的精度是有效的,特别是对提高内孔的同轴度精度、保证壁厚均匀性,以及在改善工件的表面粗糙度和提高零件的力学性能等方面,与现有薄壁细长轴内孔加工方法相比有显著的优势:对锻造材料,脉冲加载锻打要比连续加载锻压的工艺塑性提高2.5~3倍;圆度:±0.005~±0.1 mm;同心度:提高50%;内表面的粗糙度小于0.05μm。     

直齿圆柱齿轮浮动凹模冷闭式镦挤成形数值模拟分析

结合齿轮浮动凹模锻造和分流锻造技术,提出了一模两击式直齿轮冷闭式镦挤新技术,即先进行环形坯料带活动芯轴的镦挤预锻,后进行无芯轴空心分流终锻的两步成形工艺.并通过DEFORM-3D数值模拟分析和比较,验证了该技术能解决成形力过大和齿形充不满等缺陷,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案.     

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.