基于数值模拟的汽车非标轴套塑性成形工艺研究及优化

以一种非标轴套为研究对象，针对切削加工制造方式工序多、效率低和材料成本高等问题，提出了一种塑性加工工艺并展开了研究。通过冷压缩试验获得了实际成形材料的流变特性，并基于此利用Deform-3D软件对非标轴套的塑性成形工艺进行了数值模拟，分析了不同工位的材料流动情况，预知了轴套头部的折叠缺陷以及缺陷产生的阶段，并进行了试验验证；对工位3零件外形进行了改进，并结合浮动式模具结构有效解决了轴套头部的折叠缺陷；最后，根据研究结果重新对非标轴套进行了生产制作，获得的轴套与预期一致，头部无折叠缺陷，外观良好，验证了模拟分析的准确性，且轴套尺寸能够达到生产要求，与切削加工相比，不仅能够实现高速、批量生产，材料利用率也提高至86.1%。     

基于有限元分析的汽车十二角半轴螺母冷镦工艺开发与应用

针对汽车十二角半轴螺母热镦成形工艺中存在的工序繁杂、生产效率低、产品性能差、材料利用率低和成本高等问题，设计了一种6工位自动化冷镦成形工艺对其进行替换。通过室温压缩试验建立了40Cr合金钢的Johson-Cook本构模型，同时，利用Deform-3D数值模拟软件完成了各工位的连续成形模拟，并根据螺母各阶段的金属流动规律、填充完整度、截面网格变形情况和断裂趋势等信息分析了冷镦成形工艺的可行性，基于载荷分析预测了成形力大小；然后根据分析结果和成形工艺完成了各工位模具的制作，并通过冷镦机进行了试模制件。结果表明，获得的十二角半轴螺母表面光洁，填充完整，无折叠和裂纹等缺陷，与模拟结果完全吻合，经测量检验，螺母各处尺寸均在公差范围内，符合使用要求，证实了冷镦工艺的可靠性，此冷镦工艺能够取代热镦工艺。     

基于有限元模拟的汽车专用异形螺母冷镦缺陷分析与改进北大核心CSCD

针对汽车专用异形螺母在多工位冷镦生产中出现的局部材料折叠问题,提出了采用Deform软件对异形螺母进行成形仿真。由各工位零件的检验结果可知,折叠缺陷最先出现在薄壁成形工位,并对其进行有限元分析验证,结果表明:折叠缺陷是由于模具结构设计不当而引起材料对流造成的。首先,根据原方案的材料流动规律对模具结构提出了改进方案,解决了材料折叠问题;同时,为确保整个成形工艺的可靠性,对后续工位的模具结构进行了改进和模拟验证。最后,基于模拟结果对改进后的模具进行了制造,并通过多工位冷镦机进行了试模加工。结果显示,薄壁成形工位及后续工位均未出现折叠缺陷,与仿真结果相符,这表明有限元技术能准确预测工艺缺陷,有效解决企业的实际难题。     

基于有限元法的精密锻造齿环齿顶折叠的研究

针对钢质同步齿环在精密锻造成形过程中出现的小齿齿顶折叠现象,应用刚塑性有限元理论,利用专业塑性成形模拟软件对同步环的成形过程进行了模拟,获得了齿顶折叠的形成过程与机理.针对齿顶折叠形成的特点,借助塑性成形模拟软件进行了工艺优化,使齿顶的成形方式由原工艺的挤扩成形转变为镦挤成形,消除了齿顶折叠现象,获得了无折叠的齿环锻件.生产试制验证了研究结果的可靠性.     

多楔带轮旋压增厚成形工艺有限元分析及试验研究

针对多楔带轮旋压增厚成形过程中零件上端结构的内侧过渡区材料折叠,基于Simufact平台建立了多楔带轮旋压增厚三维有限元模型,并采用有限元模拟分析变形区材料塑性流动规律和折叠缺陷产生机理,提出使变形区材料在上端局部增厚、下端有效过渡的旋轮结构设计方法。模拟结果表明:应用该方法可有效约束材料流动,使得外壁成形质量得到显著提高,且旋平后圆角处折叠得到消除。根据模拟获得的最优工艺参数组合进行了生产试制,成形后试制件过渡区未出现折叠裂纹,且外壁增厚到3.5 mm,上下凸筋成形较好,因此有限元模拟分析和模具优化思路是可行的。     

基于数值模拟的车用法兰连接件多工位冷锻工艺研究与改进

以车用法兰连接件为研究对象，根据其结构特点，提出了一种6工位冷锻工艺方案，并采用Deform-3D对各工位成形过程进行了建模分析。结果显示，该方案能够获得外观填充完整的法兰连接件，但存在材料折叠缺陷。基于此，在原方案基础上提出了两种改进方案并依次进行了模拟，分析了改进后方案的网格流线变化图，同时对比了两种改进方案的成形载荷大小。结果表明：两种改进后方案均能够解决材料折叠问题，采用改进方案1时，成形载荷相对更小，更利于降低模具受载，提高模具寿命。经实际试模可知，按改进方案1生产的各工位零件与模拟结果一致，成形完整，无裂纹、折叠等缺陷，工艺可靠，该优化方法对多工位锻造技术的发展具有一定的推广作用。     

一种连接传动件的锻造工艺仿真及优化

以一种连接传动件为研究对象,针对现有工艺锻造产品质量差、使用期限短的问题,通过Deform11.0对锻件的成形工艺进行了仿真研究。结果显示,锻件外形虽成形完整,但在预锻工序中出现了金属对流现象,导致了折叠缺陷的产生,从而影响锻件的成形质量。为此,对预锻件的形状进行改进,设计了两种方案,分别进行了预锻、终锻的成形模拟验证,并比较了两道工序的锻造成形力。研究表明：改进后的方案能够改善金属的流动情况,解决对流引起的折叠缺陷;此外,方案2需要的锻造成形力更小,能够减小模具的负载。最终基于方案2进行了锻造试验,得到的连接传动件的成形外观好、切断截面锻造流线连续、无金属折叠缺陷、各尺寸检验合格,达到了工艺要求。     

结合齿预锻件的精密锻造成形工艺探讨

汽车变速箱的结合齿精密锻造成形工艺是汽车零部件的一种新型制造工艺。为了解决热锻预成形时锻件定位凹槽对齿形充填及金属折叠的影响,应用数值模拟软件对结合齿精密锻造的预锻件成形工艺进行模拟研究。通过优化预锻工序模具的关键参数来降低终锻工序的载荷,使终锻工序载荷由28546 k N降到21883 k N。并进行了结合齿的热锻成形试验,试验结果表明,优化工艺参数后改善了结合齿锻件的充填质量并避免了折叠缺陷,试验结果与模拟结果相吻合,证明了该新工艺在实际应用中的可行性。     

基于Deform二次开发的连杆折叠缺陷预测及优化

为解决某厂船用连杆生产过程中产生的折叠缺陷,借助Deform软件进行优化分析,由于Deform自带的折叠角不能准确地预测连杆折叠缺陷,故将折叠概率指数通过二次开发嵌入Deform软件从而对折叠缺陷进行预测,预测结果与实际情况相符,并利用材料流动分析确定了圆角过渡区产生折叠缺陷的原因。探究了坯料圆角过渡区的圆角半径、终锻温度、模具加压速度对折叠概率指数的影响,结合正交实验找到优化工艺参数组合,并在二次开发后的Deform软件中进行模拟,模拟结果显示折叠状况大大改善。最后进行了工厂试生产,所得锻件形状精整,折叠报废率由20.97%降至0.91%,且微观组织和晶粒度均达到了生产要求,验证了工艺优化的有效性,为类似的折叠缺陷优化工作提供了参考。     

基于Deform-3D的发动机齿轮轴热锻成形结构优化模拟

针对发动机齿轮轴锻件超声波探伤检测出的折叠缺陷,提出了物理实验与有限元数值模拟技术相结合的研究方法。对产生缺陷的样件进行剖切,观察试样剖切面的折叠位置和折叠情况。根据折叠的宏观形貌和发生部位分析缺陷产生原因,采用Deform-3D有限元数值模拟验证所做的理论分析,并依据金属塑性成形理论中的体积不变原理,优化齿盘部纵横向上相关联的预成形上模模具厚度尺寸:在尺寸变化最大处,锻件盘部结构的纵向厚度最大减小了2 mm,圆弧部分横向厚度最大减小了6 mm,确保能够增加一个高17 mm的类蘑菇头结构,达到消除折叠缺陷和保证生产锻件合格的目的。对改进后的模具结构,采用Deform-3D软件二次分析其成形过程来保证模具结构优化后的合理性和可靠性,在消除缺陷的前提下确保预终锻工艺能够连续正常生产出合格锻件。最后,对批量生产的锻件进行抽样探伤以及内部金属流线检验。     

汽车用铝合金深孔件精密锻造成形工艺研究北大核心CSCD

为解决一种汽车用深孔件在多工位热模锻试验中出现的锻不足、折叠问题,弥补工艺缺陷,采用Deform-3D软件对深孔件各工位的锻造过程依次进行了模拟分析,并比较了模锻试验与模拟分析的结果,结果显示,产生的缺陷一致且出现的时间节点相同,证明了仿真模型的可靠性。其次,根据缺陷起因改变预成形工位的零件形状,有效优化了预锻时的材料流动过程,避免了折叠缺陷,同时改进了终锻模的飞边槽结构,利用阻力墙提高了限流能力,有效防止了终锻过程中锻不足缺陷的产生。最后,对改进后的工艺通过热模锻试验进行了检验,结果表明:模拟过程准确无误,深孔件无锻不足、折叠缺陷,解决了实际问题,同时,深孔件成形饱满,外形、尺寸均满足产品加工工艺要求。     

基于Deform-3D的汽车差速器壳体模锻工艺改进

以汽车差速器壳体为研究对象，为改变目前效率低、壳体性能差、材料浪费多、易出现充不满缺陷的生产现状，开发了一套无飞边模锻工艺，并基于Deform-3D有限元平台进行研究。根据零件的材料和结构拟定了两种不同的成形方案，并通过Deform-3D建立了有限元模型，完成了热力耦合数值模拟，分析了两种方案的成形可行性，并对比了两种方案的优劣。结果表明：采用大直径坯料方案时，各工序间的变形量分布更恰当，材料流动更为合理，成形的差速器壳体的金属流线连续性更好，外形成形完整，无折叠、断裂、空穴等问题，并且锻后温度分布情况更佳，而采用小直径坯料方案获得的差速器壳体锻件存在折叠问题。最后，采用大直径坯料方案进行了锻造试验，获得了符合要求的差速器壳体，完成了新工艺的开发。     

球形管件多工位冷镦内折叠原因分析与工艺改进

首先介绍作为减震部件内芯的球形管件的多工位冷镦挤成形方式和产品应用,然后提出球形管件在多工位冷镦生产中遇到的内折叠缺陷问题。为了分析出产品产生内折叠的原因,对初始成形工艺方案进行有限元模拟分析和成形理论分析。得出镦挤球形部分的材料强度分布不均匀是零件产生内折叠的主要原因。随后通过对实际生产零件的切割取样和硬度测量,并将硬度值转化为强度值,得到实际镦挤球形部分的材料强度分布曲线。该曲线验证了理论分析的准确性。最后以理论分析的结论为依据改进成形工艺方案,并实际生产零件。生产零件没有内折叠缺陷,达到了保证零件质量并稳定生产的目的。     

组合形活塞销冷镦挤成形工艺方案设计

依据组合形活塞销结构特征,制定了两种多工位冷镦挤成形工艺方案,并应用DEFORM-2D软件对活塞销成形过程进行数值模拟仿真,分析比较了两种方案中金属流动规律、应力分布规律和成形力大小。模拟结果显示:采用制定的两种工艺方案成形活塞销均不会出现折叠、开裂等锻造缺陷,但"两次反挤压+挤锥"的成形工艺方案各工步成形载荷分布更合理。工艺实验结果显示,采用"两次反挤压+挤锥"生产的组合形活塞销满足设计尺寸要求、无折叠和开裂缺陷。数值模拟结果与工艺实验结果相一致,制定的工艺方案可以满足零件塑性成形的设计要求。     

镍基高温合金盘轴件模锻折叠缺陷分析与质量提升

<正>基于理论与实践,采用试验分析的方式对某GH4698合金盘轴锻件模锻折叠缺陷进行了定性分析,确定为折叠缺陷后,通过生产复查、数值模拟分析等方法对折叠缺陷的形成原因进行了深入分析。结合锻件质量要求和生产条件对制坯工艺进行了优化,将其自由镦粗优化为胎模成形,通过试制获得表面质量和形位尺寸良好的坯料和无折叠缺陷的锻件,为后续类似盘轴结构产品的生产提供可靠的技术指导。     

预压对大型铝合金壳锻件成形的影响

文章对某大型铝合金XB11壳锻件进行了成形工艺分析,并根据2618铝合金锻造特点,结合生产实际,制定了一套成形工艺方案。基于XB11壳锻件进行CAD参数化实体三维造型,根据有限元法基本原理,利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D,对XB11壳锻件热成形工艺过程进行模拟。由初步模拟结果,分析研究了在成形过程中所出现的折叠缺陷产生的原因。通过进一步优化预压坯,获得了能够锻出合格锻件的合理预压形状。优化后的成形工艺方案经试验证明可行,为生产出高质量的大型铝合金壳体锻件提供了科学的依据。     

基于Deform的螺旋伞齿轮轴楔横轧工艺的数值模拟

闭式模锻成形复杂的螺旋伞齿轮轴,其材料利用率低,成形件需后续加工,导致金属流线,破坏而降低产品质量。针对上述弊端,本文提出了采用楔横轧成形螺旋伞齿轮轴的工艺。以某型螺旋伞齿轮轴的楔横轧为对象,模拟分析了成形过程中的应力、应变分布和材料折叠缺陷分布。同时,基于材料折叠缺陷分布规律,提出了改进方案。结果表明,圆角结构改善了齿顶圆端面与轴的交汇处的应力集中、应变过大、损伤值过大的缺陷。     

某同步器齿环热精锻成形工艺方案设计

提出同步器齿环两种不同的热精锻成形工艺方案,借助有限元分析软件Deform-3D,模拟了两种工艺方案下齿环的热精锻成形过程,分析比较了两种方案中的金属流动规律和应变分布规律。模拟结果显示:工艺方案1的成形末期,在定位键与侧壁结合处变形较剧烈,该处存在两个方向的金属汇流,从而导致该处产生折叠缺陷;采用方案2,定位键最后充填,充填方式为金属的径向和轴向复合流动,定位键与侧壁的结合处不存在两个方向上的金属汇流,因此不会产生折叠缺陷。工艺试验表明,采用方案1成形的齿环在定位键与侧壁的结合处有明显的折叠缺陷,采用方案2成形的齿环充填饱满、未见折叠缺陷。数值模拟结果与工艺试验结果相吻合,数值模拟可以为实际生产提供指导。     

活塞销冷镦挤成形微折叠缺陷分析及改进措施

针对活塞销采用原冷镦挤工艺方案成形后转角处出现的微折叠缺陷,通过微观组织观察和数值模拟确定微折叠产生于第2次反挤压,产生原因为:反挤压成形过程中,连皮厚度降低至一定值后,金属在转角处径向流动,导致一少部分连皮处金属在杯底转角处出现异常褶皱流动,形成微折叠缺陷。为提高活塞销成形质量和避免成形缺陷,提出采用"反挤压预成形+复合挤压终成形"的改进工艺方案取代两步反挤压成形的原工艺方案。数值模拟结果显示,采用改进工艺方案成形的活塞销锻造流线连续,未出现折叠缺陷。生产实践表明,改进方案可避免活塞销转角处微折叠缺陷的产生,能够满足实际生产要求。     

基于汽车差速器齿轮热锻二次成形齿顶面折叠缺陷的成形数字仿真及工艺研究北大核心CSCD

针对汽车差速器齿轮热锻二次成形中出现的齿顶面折叠缺陷,利用UG和Deform-3D软件进行了有限元三维建模和仿真模拟,发现了缺陷产生的原因。在此基础上,首先,通过调整毛坯尺寸获得了较为理想的成形效果。然后,研究了摩擦因数对成形质量的影响,确定摩擦因数为0.3时会再次出现折叠缺陷。再以毛坯温度和锻压速度为变量,研究了两者对成形质量的影响,得到最大成形载荷随着毛坯温度和锻压速度的增加而减小,并且当金属变形抗力低于一定程度时会再次出现缺陷。最后,确定了最佳的工艺参数,并通过真实生产得到了无缺陷的产品,验证了最佳工艺参数的正确性,提高了生产效率。