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。     

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DEFORM-3D的汽车花键轴零件冷挤压工艺参数优化设计

基于有限元模拟技术,应用DEFORM-3D软件对汽车花键轴零件的冷挤压成形过程进行了数值模拟,通过改变工艺参数,分析了凸模运动速度、摩擦系数和凹模锥角对挤压工艺的影响。以成形载荷为评价指标,通过正交试验获得了冷挤压成形最佳工艺参数组合,即正挤压时,凸模速度为12mm·s~(-1),摩擦系数为0.05,凹模锥角为60°;反挤压时凸模速度为12mm·s~(-1),摩擦系数为0.05。根据最佳工艺组合参数,进行了实际生产验证,得到质量合格的制件,为花键类汽车件冷挤压成形工艺的制定提供了参考。     

大型深孔圆锥形构件省力挤压成形工艺研究

针对大型深孔圆锥形构件一次整体反挤压成形载荷与能耗大的缺点,结合变薄拉深工艺,提出了一种省力挤压成形工艺。通过数值模拟对比分析,发现在构件成形过程的前、中期,省力挤压成形工艺的载荷约为一次整体反挤压成形工艺的1/2左右,显著减小了能耗。研究发现,省力挤压工艺中预成形工步的锥筒坯料底厚对终成形工步的载荷有很大的影响:载荷值随着锥筒坯料底厚减小而减小;而底厚太小会产生折叠,甚至产生底部填充不满的现象。通过优化终成形工步的凸模,使得省力挤压工艺终成形工步的最大载荷降为一次整体反挤压的1/2左右。最后,通过物理实验,用较小的成形力成形出了合格的构件。     

三柱槽壳反挤压变形规律及提高反挤端面平齐度的凸模结构设计

某三球销式万向节三柱槽壳温反挤压成形后存在杯口端面不平齐的问题,通过对原工艺进行数值模拟分析,考虑其杯部非轴对称结构特点,重新设计了反挤压凸模,对凸模侧壁挤压工作带的高度与底面不同区域的锥角进行了差别设计:距离中心较近区域所对应的反挤压凸模设置较大的工作带和较小的锥角;距离中心较远的区域所对应的反挤压凸模设置较小的工作带和较大的锥角。有限元数值模拟结果表明,采用改进的凸模结构进行三柱槽壳反挤压成形,杯口端面平齐度得到了明显改善,其不平齐高度差值由原来的3.84 mm减少到2.17 mm。参照模拟结果进行生产试验,获得试样的杯口端面不平齐高度差值为2.32 mm,与模拟结果较接近,改进的反挤压凸模结构不仅减少了三柱槽壳挤压件的机加工余量,而且提高了材料利用率。     

油阀套冷挤压工艺设计及研究

通过对油阀套零件的结构分析,初步制定了冷挤压工艺过程。运用Qform2D/3D软件对初始方案进行数值模拟,分析了零件成形过程中应力、应变状态,并观察材料填充情况。样品试制后发现成形挤压力过高,凸模折断。针对出现的问题对原方案中不合理的地方进行修改,设计了预先成形六角工艺方案,并依据滑移线场理论,采用图算法计算出挤压成形压力,再次进行数值模拟,结果显示,挤压力在模具许用应力范围内。同时,改用组合凸模结构、加强润滑措施来避免表面拉裂等缺陷。通过样品试制,验证了工艺改进方案合理可行,且试件尺寸精度满足技术要求。     

基于正交试验的活塞销挤压成形工艺研究及模具磨损分析

分析了活塞销的冷挤压成形工艺及凸模的磨损状况,提出两种活塞销冷挤压成形工艺方案,设计了带有限流套的模具结构,解决传统工艺中端面不平度及保证连皮位置在中间位置问题。同时,基于正交试验采用方差分析法和极差分析法,以成形载荷及其凸模磨损量为评判指标,获得最佳工艺参数组合。利用最佳的组合参数来探寻挤压件中损伤因子、等效应变、等效应力、速度场以及折叠角云图优化前后的变化规律。结果表明,活塞销冷挤压成形的最佳工艺参数组合为:下压速度10 m/s,摩擦系数0.1,凸模材料硬度为62 HRC。     

三球销式万向节三柱槽壳温挤压工艺及模具设计

针对某三球销式万向节三柱槽壳的特点,提出了先挤压杆部后墩粗头部最后反挤内腔的三工步墩挤工艺方案并完成了成形该锻件所需的工艺分析和数值模拟。在此基础上,进一步优化分析,采用两工步温挤压成形。分别设计了墩粗模具和反挤压模具,并基于有限元体积成形模拟分析软件Deform-3D平台,对三柱槽壳零件温挤压成形过程进行数值模拟,模拟结果表明,两工步工艺方案设计合理,获得了良好的表面质量。     

摩托车启动链轮成形分析及模具设计

针对链轮的几何特征和成形难点,首先,利用模拟软件Deform,对链轮上直径φ1 mm凸台成形的工艺过程进行了数值模拟与分析,研究了凸台的挤压成形性能,得到了可以一次半冲孔成形的结论;其次,为避免小圆孔凸模在冲裁过程中折断,设计了直径φ4 mm小圆孔的凸模保护装置。结合零件的特点确定了排样方案,采用了光洁断面的精冲级进模工艺,设计了轮廓齿形部分的精冲工艺参数及V形齿圈、导正销、平衡杆、闭锁销等核心部件。通过生产验证,该设计方案成功地解决了链轮工件的成形难点,并在高生产效率、高稳定性的级进模结构下冲制得到了符合要求的链轮零件。     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

钟形壳温-冷联合挤压工艺优化分析

根据挤压成形理论,分析、制订了钟形壳温-冷联合挤压成形工艺。采用数值模拟和工程实践相结合的方法,对钟形壳成形过程进行数值模拟和工艺优化。针对初始工艺试制中出现充填不满的缺陷,通过分区转移和材料分流的方法进行工艺方案的改进。制定的优化工艺方案为温反挤(锥冲头)—整形(凹模车沉孔D60)。对方案结果进行验证说明,采用该方案得出的金属流线合理,微观组织符合要求。     

空心六角法兰面螺栓冷挤压成形工艺与同心度分析

分析了金属反挤压时内部各质点的流动规律与空心六角法兰面螺栓的结构特征,其最大特点是在保证同心度为0.2 mm的前提下,成形孔径比高达6.5的深孔,并初步设计4工位冷挤压成形工艺。运用DEFORM-3D重点研究了工序3深孔预成形过程,在刚性平移区选取4个点,利用点追踪方法,以所选点的径向偏移量为评价标准,研究了圆锥凸模、平底锥形凸模、球头凸模和平底凸模4种凸模结构对深孔同心度的影响程度。同时,对比成形初期金属流动情况、行程载荷,综合结果表明:圆锥凸模能在较低的成形载荷下得到良好的金属流线,有利于提高制件同心度。最后,通过JBF-19B-4S螺栓冷镦机进行试模,生产出成形饱满、无缺陷,且同心度达到设计要求的制件,为深孔类零件冷挤压成形提供了一种参考。     

Shape accuracy in the forming of deep holes with retreat and advance pulse ram motion on a servo press

A method for keeping lubrication in the backward extrusion of deep holes for lightweight structural components is proposed utilizing a servo press and a punch with an internal channel for liquid lubricant supply. The punch is pushed into the specimen with a servo press in a manner that combines pulsed and stepwise modes. Sufficient liquid lubricant is periodically supplied to the deformation zone through the internal channel upon the retreat of the punch. The appropriate punch motions for prevention of galling of the formed hole for extrusion ratios in the range 1.07–1.80 were determined in the proposed forming method using a servo press. Furthermore, the proposed method was found to produce the formed holes with high shape accuracy. The shape accuracy of the formed hole is discussed with experimental and finite element simulation results in terms of lubrication state and temperature change.     

Experimental and numerical analysis of friction in high aspect ratio combined forward-backward extrusion with retreat and advance pulse ram motion on a servo press

A method for maintaining lubrication in the backward extrusion of deep holes for lightweight structural components is proposed utilizing a servo press and a punch with an internal channel for liquid lubricant supply. In this forming method, the punch is pushed into the specimen with a servo press in a manner that combines pulsed and stepwise modes. Sufficient liquid lubricant is periodically supplied to the deformation zone through the internal channel upon the retreat of the punch. This forming method with pulse punch ram motion was tested in combined forward-backward extrusion process with a high aspect ratio (height/diameter) in this study. The material flow of the aluminum specimen during the extrusion with pulse punch ram motion was investigated to determine the coefficient of shear friction at the specimen–punch interface. The punch wear was assessed by a finite element analysis of the material flow of the specimen during the extrusion with pulse punch ram motion.     

异形孔台阶齿轮冷挤压工艺与模具优化设计

在分析异形孔台阶齿轮结构基础上,确定异形孔台阶齿轮冷挤压工艺,设计了挤压模,在应力分析基础上,优化了挤压凸模、凹模结构参数,提高了模具使用寿命。     

非圆内孔接头精密塑性成形工艺及数值模拟

针对非圆内孔接头的实际要求,从非圆内孔接头锻造加工工艺入手,提出温反挤压和变薄拉深相结合的成形工艺。利用有限元软件MSC.Marc对非圆内孔接头成形过程进行数值模拟分析,得到了非圆内孔接头成形的充填情况以及成形过程中各力能参数变化趋势;并采用自行设计的实验模具,对非圆内孔接头进行了成形实验研究。实验结果和数值模拟结果相吻合,验证了该工艺的可行性。     

基于有限元法的油孔卡环弯曲回弹分析及控制

随着对冲压件尺寸精度要求的不断提高,精确预测给定冲压件的回弹量大小显得非常重要。借助Dynaform软件对油孔卡环弯曲后的回弹规律进行了数值模拟,分析回弹产生的原因和影响因素,并利用正交实验找出制件最小回弹的条件组合。结果表明:在凸模圆角半径、活动夹块圆角半径、接触间隙、摩擦因数这4个因子中,凸模圆角半径对油孔卡环回弹的影响最大;最优成形参数为:凸模圆角半径30 mm、夹块圆角半径29 mm、接触间隙为1.1 mm、摩擦因数0.3。     

Prevention of galling in forming of deep hole with retreat and advance pulse ram motion on servo press

To prevent galling in backward extrusion of deep holes, an extrusion method utilizing a servo press and a punch having an internal channel for supplying liquid lubricant is proposed. On the servo press, the punch is pushed into the billet in a manner combining pulsed and stepwise modes. The lubricant is sucked into the formed hole through the internal channel during the retreat motion of the punch. Appropriate punch ram motions for preventing galling are determined from the surface observation of the formed hole. The maximum aspect ratio of the hole attained by the proposed method is discussed.     

反向挤压时的挤压力变化规律

利用正、反向挤压对比实验研究了反向挤压铝合金时 ,在基本挤压阶段 ,挤压力的变化规律以及其最大挤压力与正向挤压时的差异 ,以便为合理制订反向挤压工艺和进行工具设计提供依据。研究表明 :挤压棒材时 ,随着挤压过程的进行 ,挤压力呈现上升趋势 ,在挤压结束时达到最大值 ,这与正向挤压时是相反的 ,其最大挤压力比正向挤压时小 10 %左右 ;挤压管材时 ,在基本挤压阶段开始时的挤压力最大 ,随着挤压过程的进行 ,挤压力呈现下降趋势 ,与正向挤压时相似 ,而当挤压过程进行到一定程度时 ,挤压力基本保持稳定 ,其最大挤压力比正向挤压时小 30 %左右。     

锥齿轮高频颤振冷挤压数值模拟及模具设计

提出一种锥齿轮高频颤振挤压的成形方式,并设计其成形工艺。通过Deform软件对成形过程进行数值模拟仿真,比较了颤振挤压与传统挤压的变形力、速度场及应力场。结果显示:冲头载荷与传统成形方式相比降低约50%,效果显著;应力状态更为均匀,成形件力学性能优异;齿轮最终成形效果好,齿形饱满。根据设备要求,设计高频颤振发生器,并设计出相应的挤压模具。