内花键反挤压凸模断裂分析及改进措施

针对内花键反挤压成形时出现的凸模断裂问题,通过对凸模进行断裂分析,得出断裂的原因为:内花键成形时挤压力较大,阶梯凸模圆角过渡处应力集中,该部位等效应力值为3800 MPa,超过凸模材料ASSAB88的抗弯强度3500 MPa,从而导致凸模在该处产生脆性折断。为避免凸模的早期失效,提出采用组合凸模来避免阶梯凸模圆角过渡处的应力集中问题,数值模拟结果显示,组合凸模工作时无应力集中,成形部分等效应力值约为3150 MPa。生产实践表明,组合凸模可避免凸模的早期失效。     

花键套冷挤压成形工艺方案分析

针对花键套在冷挤压成形内花键时出现的凸模断裂问题,建立内花键成形的有限元模型并进行数值模拟。模拟结果表明,凸模导向区与齿形区截面变化大,圆角过渡处容易产生应力集中,从而导致在过渡处发生断裂。提出去掉凸模导向区、在凹模内增加浮动芯轴作为导向的解决措施。并对改进的工艺方案进行数值模拟分析,凸模无应力集中现象,花键套无成形缺陷。工艺实验结果表明,采用改进的工艺方案可以有效避免凸模反挤压成形内花键的断裂问题,延长模具使用寿命。     

爪极预锻上模组合模芯优化设计

为了解决爪极预锻上模模芯易在凸台圆角和爪齿型腔外侧圆角处开裂的问题,设计了爪极预锻上模组合模芯。采用Deform-3D数值模拟软件对爪极预锻上模整体模芯和组合模芯进行了模拟分析,并通过正交试验对组合模芯的结构参数进行了优化。分析结果表明:爪极预锻上模组合模芯具有更好的成形性能和较低的模具应力,组合模芯优化后的结构参数为:凸台模芯直径Ф43 mm、凸台模芯斜度0°、凸台模芯过盈量0.3 mm、模套过盈量0.6 mm、凸台模芯高度47 mm。预锻成形试验表明,3层组合模具可以有效避免预锻上模的开裂缺陷。     

铝合金圆管拉伸外翻成形过程模拟研究

拉伸外翻可以克服轴压失稳、翻管件尺寸精度不理想等问题.本文采用Deform-2D商业软件对铝合金圆管拉伸外翻成形过程进行数值模拟,观察了成形过程中材料流动情况和等效应力的分布,分析了管坯相对厚度和凸模圆角半径对翻管工艺力的影响.结果表明:翻卷过程中金属材料以较大的速率从内孔内壁流向凸模圆角处,并在凸模圆角入口处速度达到最大值;外筒外壁处材料处于等效拉应力状态,而内孔内壁处材料等效应力基本为零;对于几何尺寸规格一定的管坯,存在一个最佳拉伸外翻凸模圆角半径,当设计的凸模圆角半径等于该最佳值时,翻管工艺力最小.     

基于有限元分析的精冲凸模的变形及其对成形质量的影响

采用DEFORM-2D有限元分析软件模拟了精冲过程中凸模的变形,研究了凸模材料、凸凹模间隙和凹模圆角等对精冲凸模应力、应变及成形件质量的影响.结果表明:采用弹性模量较大的凸模材料可以降低精冲过程中凸模的变形量,提高成形工件的质量;精冲间隙对模具的应力、应变和工件的成形质量有很大的影响;一定的凹模圆角可以降低凸模的应力,减小凸模的变形,对提高模具寿命和改善零件质量有着重要的作用.     

304不锈钢壳级进模变薄拉深工艺及数值模拟

根据经验公式和理论数据对某304不锈钢壳进行直径减小、壁厚变薄的变薄拉深级进模设计,并运用Deform-3D对连续变薄拉深成形过程进行数值模拟,揭示了成形过程等效应力和行程载荷曲线的分布规律。模拟与试验结果表明:成形过程中,坯料的最大应力集中在与凹模圆角和凹模工作带相接触的区域;随着凸模圆角减小,凸模圆角与直壁连接处应力增大,出现危险区域;为防止最后一道拉深过程中凸模容易磨损及产品被拉伤,应合理设计拉深系数、变薄量及凹模圆角;直径减小壁厚变薄拉深件的直壁壁厚均匀。     

汽车飞轮盘温冲锻成形工艺研究

飞轮盘为大尺寸、变壁厚零件,采用先切割后焊接组装的加工方式,工序多,周期长,成本较高.采用冲锻成形新工艺成形该零件,并借助有限元模拟软件DEFORM-2D,对成形过程和模具关键尺寸进行了优化分析.为成形零件R5 mm内圆角,采用两步成形,即预成形时采用大半径圆角凸模拉深并利用镦粗凸模镦粗侧壁,终成形时将拉深凸模换为R5 mm圆角的凸模并将零件镦粗到要求尺寸.优化后的模拟结果显示成形良好,为实际生产提供了一定的参考依据.     

新型复合SPD模具应力有限元分析及结构优化

采用商用有限元软件DEFORM-3D对复合SPD (大塑性变形)新工艺——等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)变形过程及模具应力进行了数值模拟。通过变形过程与模具应力分析,综合考虑实际模具结构、模具工作条件等因素,对模具进行了失效分析。结果表明,竖直通道与球形转角过渡圆角处应力集中最显著,与实际上半凹模裂纹源位置一致;凸模头部应力集中及偏载导致未约束的尾部发生失稳,两者都与竖直通道内坯料受反向膨胀力而发生镦粗变形有关。另外,涂覆润滑剂产生的冷热循环热应力也是导致模具早期失效的一个原因。采用预应力组合凹模和凹槽过盈卡配凸模,可以有效解决模具早期失效的问题。     

汽车悬架球头拉杆冷成形技术

为提高生产效率、改变原来通过车削加工汽车悬架球头拉杆的方式,提出了一种球头拉杆的多工位冷镦成形工艺。基于DEFORM-3D软件建立了有限元模型,对球头拉杆的塑性成形过程进行了仿真,研究了预成形凸模入模角α、预成形凹模圆角R1、终成形凹模圆角R2以及终成形凹模入模角β等工艺参数对球头拉杆成形的影响,并进行了正交试验,以模具在球头拉杆成形过程中所受载荷及工件损伤值为优化目标,获得了合理的工艺参数组合。结果表明:在保证工件成形质量及模具寿命的前提下,当预成形凸模入模角α为30°、预成形凹模圆角R1为12 mm、终成形凹模圆角R2为3 mm、终成形凹模入模角β为60°时,模具载荷及工件损伤有显著的降低。采用优化后的参数进行试模生产,工件成形质量较好,验证了模拟结果的可信性,能够有效地指导工艺设计人员的设计工作。     

组合形活塞销冷镦挤成形工艺

针对组合形活塞销结构特征和工艺要求,分析该零件的成形难点为:两端圆锥孔的挤压成形和深径比大于2. 5的中心圆孔反挤压。为此,应用DEFORM-2D有限元分析软件对组合形活塞销7工位冷镦挤成形工艺进行数值模拟分析。通过数值模拟分析和工艺方案修订,确定最终的成形工艺方案为:下料-整形-压凹-反挤压-冲孔-第1次挤锥-第2次挤锥,并采用硬质合金YG15制造反挤压凸模,以避免一次反挤压成形时凸模横截面变化处的折断。采用该方案进行工艺实验,实验结果表明:组合形活塞销尺寸满足零件设计要求,无折叠、开裂等锻造缺陷,深孔反挤压凸模使用寿命大于8万件。