镦挤拔模斜度对成形的影响规律研究

由于坯料在镦挤变形过程中要经过镦粗和挤压变形，给模具参数的选择带来一定的难度。凹模的拔模斜度是影响成形工艺的一个重要参数，关于拔模斜度大小的选取，目前尚无准确的公式、曲线或表格。论文以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的镦挤热成形工艺有限元模拟模型，利用塑性成形仿真软件DEFORM-3D对镦挤工艺进行模拟仿真，分析讨论了不同拔模斜度对镦挤热成形过程的影响以及成形过程中可能产生的缺陷，建立了基于数值模拟仿真模拟结果的最佳拔模斜度成形规律曲线，为指导镦挤工艺设计中凹模拔模斜度的选择提供了理论依据，也为其它挤压凹模斜度的选择提供了参考。     

大高径比凸台冷镦成形极限研究

针对长轴大高径比凸台在冷镦过程中的失稳问题,研究了凸台冷镦成形的极限和锥模聚料后冷镦成形的极限。采用实验和数值模拟相结合的方法,得到了凸台成形工艺参数及凸台成形质量预测公式。理论推导出锥模聚料后冷镦凸台的成形极限。并以C100发动机主轴为对象,借助DEFORM-3D进行数值模拟。结果表明,采用锥模聚料+冷镦成形方案可避免镦粗失稳缺陷的产生。工艺试验表明,试验结果与数值模拟结果一致。数值模拟结果对工艺试验有一定的指导意义。     

基于有限元的轴类件浮动模局部成形新工艺

轴类件局部成形是节材、高效的精密塑性成形新工艺。在细长杆形坯料的局部成形工艺技术中,顶镦工艺应用最为广泛。当锻件变形长径比ψ>2.5时,通过一次顶镦工步完成将产生折叠,需要多次顶镦工步完成工件的成形。基于此,文章提出采用将自由镦粗、挤压、闭式模锻工艺相结合的轴类件局部成形新工艺——浮动模局部成形工艺,可避免细长杆局部镦粗工艺中的弯曲折叠,并减少成形件表面的拉应力。采用浮动模局部成形工艺可实现细长杆坯料变形长径比ψ>4的一次成形,解决了现有工艺中的一系列难题,为细长杆坯料局部精密成形提供了新的途径。     

汽车后桥从动齿轮毛坯镦粗模拟及优化

以新50汽车后桥从动齿轮毛坯为例,利用仿真有限元软件DEFORM进行动态模拟,分析不同温度、润滑条件以及上模锥度对圆柱体坯料镦粗成形过程的影响规律,对镦粗工艺进行优化,得出上模锥角为12.左右时为最佳的镦粗方案,与理论计算基本相符,说明模拟的正确性,为优化汽车后桥从动齿轮制坯工艺提供了分析方法,并以此为依据指导生产实践,缩短了生产周期.     

模具结构及参数对厚饼类锻件内部质量影响

为了提高厚饼类锻件内部质量,减少探伤密集性缺陷,对锥板镦粗+展平工艺及平板镦粗工艺进行了数值模拟分析。对比了两种成形方式对锻件内部金属运动轨迹、最终位置及等效应变分布的影响,同时对锥板镦粗+展平工艺中锥板夹角α及锥顶平台长度h对锻件内部质量的影响进行研究,从而为确定正确的锥板镦粗+展平工艺方案提供依据。     

锻造预成形工艺三维塑性有限元模拟

综述了目前锻造成形工艺数值模拟的发展现状，对三维锻造过程数值模拟技术的软件系统实现提高了可靠的处理方法，并建立了通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统。对圆饼类锻件的镦粗预成形工艺进行了过程模拟，首次模拟了连杆滚挤预成形工艺，分析了摩擦条件对成形过程的影响，对于模拟整个多工位锻造过程，实现合理的预成形工艺和模具设计具有重要意义。     

粉末盘预制坯两次镦粗成形工艺的有限元模拟与分析

采用商用有限元软件，对FGH96合金盘坯的两次镦粗成形工艺进行了有限元数值模拟。通过对丕同圆弧半径模具镦粗成形过程的模拟，分析研究了模具圆弧半径对预制坯相对直径比以及镦粗后盘坯变形均匀程度的影响规律，同时对镦粗过程中等效应变速率的变化规律进行了分析，得到了合理的模具圆弧半径的取值范围，从而为粉末盘件预制坯的工艺制定提供了一种新的选择。     

基于DEFORM-3D的支撑销冷挤压成形数值模拟

采用冷挤压工艺成形支撑销,相对于传统切削加工方法,可降低能耗、提高工效.基于刚塑性有限元法,采用DEFORM-3D对支撑销冷挤压成形过程进行了数值模拟,揭示其变形过程中的金属流动规律,分析了速度场、应力应变场和凸模行程载荷曲线的特点,研究了挤压速度对支撑销挤压成形过程的影响规律.结果表明,支撑销的冷挤压成形过程可分为3个阶段:镦粗变形阶段、型腔填充阶段和最终成形阶段;支撑销两凸缘处变形较剧烈,应力最大;凸模运动速度越快,凸模受到的载荷越大.模拟结果表明,冷挤压成形支撑销工艺方案是可行的.     

基于ObjectARX的有限元系统集成及其在车轮成形中的应用

基于ObjectARX进行了有限元前处理图形交互输入模块的开发，实现了有限元前处理几何信息的交互输入、自动转化以及后处理图形输出的有序管理；并以VC作为开发平台，进行了有限元分析系统的集成。同时利用AutoCAD2000的部分菜单加载机制，设计了有限元分析专用图形界面。利用本研究开发的有限元集成系统，对Ф840HDS快速车轮镦粗、预成形工步进行模拟分析，得到毛坯成形过程的塑性流动规律及模腔充填情况，分析结果与实际生产情况一致。分析研究了镦粗压下量对预成形模腔充满的影响，在工艺设计条件下，镦粗相对压下量为75％左右时，预成形充满情况最好。     

多孔烧结材料锻造镦粗成形致密的特性研究

粉末锻造是一种新型高性能的精密塑性成形技术，但其成形时的特殊性导致目前缺乏完善的、普遍适应的粉末锻造成形理论。通过对还原铁粉烧结多孔体预成形坯锻造镦粗成形致密实验，研究了不同初始相对密度、不同高径比、不同摩擦条件对预成形坯锻造镦粗成形、致密的影响规律。得到了粉末锻造镦粗的断裂极限准则，绘制出了断裂极限应变迹线，并着重分析了初始相对密度、高径比和摩擦因子对镦粗断裂极限的影响，确定了镦粗成形极限工艺参数曲线。实验研究结果为粉末锻造预成形坯与模具的设计、工艺参数的优化奠定了理论基础，并提供了有价值的实验数据。     

凸模锥形模膛镦锻限制条件的研究

本文根据锥形模膛镦锻变形特点，分析了大长径比坯料镦锻变形的三个过程，导出了这些过程中变形瞬态的数学模型，提出了在平面弯曲和空间螺旋弯曲情况下，能进行稳定镦锻的原始坯料长径比ψ０，并绘出了相应的ψ－φ临界曲线，所得出的三条镦锻限制曲线，为设计模具提供了理论依据。结合实验研究，提出了设计大长径比坯料镦锻模膛的工艺参数。利用本文的结果，设计的抽油杆锻模，在生产中取得了满意的效果。     

长轴类零件开式挤压工艺应用及成形极限研究

长轴类零件开式挤压失稳包括弹性失稳和塑性失稳。将压杆失稳原理应用于开式挤压,得到了开式挤压弹性失稳的临界长径比及临界挤压应力的计算方法,建立了开式挤压工艺弹性稳定性校核模型,提出了提高抵抗弹性失稳能力的措施,如降低挤压应力、采用夹持器支承等方法。分析塑性失稳的原因,是零件的传力段的应力达到材料的屈服应力,而在入模口处出现局部镦粗。用上限法计算了圆截面件开式挤压应力,并绘制成可方便查阅的线图。提出了挤压变形程度、凹模半锥角、润滑状态及摩擦因子等是影响塑性失稳成形极限的主要因素,并结合计算线图给出了各影响因素的合理范围。以汽车传动花键轴开式挤压为例,应用失稳理论对挤压工艺参数的合理制定进行指导。     

镁合金板材正反向快速气压胀形实验

采用两种不同轮廓的反向预成形模具进行高应变速率气压胀形实验,结果表明,内外凹圆弧预成形模的成形效果好于半圆弧预成形模,反向胀形的时间可控制在10s,表面和微观组织均无明显缺陷。利用上述预成形模进行半球件正反向气压自由胀形实验,研究正反向胀形的效果,正反向胀形可以显著提高AZ31B镁合金板料的成形能力,使胀形件高径比从0.344提高到0.522,并使壁厚均匀度从19.4%提高到半圆弧预成形模具的32.3%,内外凹圆弧预成形模具的45.5%。在400℃温度下胀形300s,可以成形出高径比为0.522的完好半球件。     

挤压铸造大高径比铸件的凝固特性和组织

铸件的凝固特性和组织直接影响铸件的力学性能，用计算机模拟和试验的方法研究了大高径比挤压铸件的凝固特性和凝固组织。研究表明，铸件中压力分布极不均匀，靠近冲头处压力较大，凝固速度较快；增大压力导致晶粒细化并使其发生塑性变形；大高径比薄壁铸件的下部组织中出现分界面，界面两侧组织明显不同。     

Three-dimensional rigid–plastic finite element analysis of non-steady-state shaped drawing process

In this paper, non-steady-state shaped drawing processes have been investigated by using the three-dimensional rigid–plastic finite element (FE) method. In order to analyze the shaped drawing process, a method to define a straight converging die by considering a straight die part, a die radius part and a bearing part has been proposed. In addition, the modeling of the initial billet and the generation procedure of the mesh system have been suggested. The three-dimensional rigid–plastic FE simulation has been performed for a square sectional drawing process and its validity has been confirmed by comparison with existing experimental results. Under the same process conditions, the effect of perimeter ratio and drawing stress in the shaped drawing process has been investigated. Also, the effects of process variables, such as the reduction in area and semi-die angle, on drawing stress and corner filling in the drawing process of a square rod from a round bar have been investigated by using the rigid–plastic FE code developed. In order to investigate corner filling, the diagonal ratio is calculated and compared with the results of the FE simulations. Furthermore, limits of the process variables are determined by considering bulging and necking. From the results, an optimal process condition satisfying reasonable corner filling and a minimum value of drawing stress is suggested.     

汽车差速器半轴齿轮新型锻模设计

论述了精锻汽车差速器半轴齿轮原模具结构存在的问题,改进了锻造工艺和锻件设计,设计了新型粗锻模和精压模.新型粗锻模的齿模设在上模,半轴凹模设在下模,坯料定位准确迅速,可实现无飞边粗锻;齿模与热锻件接触时间短,模具温升小,模具寿命高.新型精压模的上模设有顶件装置,锻件半轴的拔模斜度小,锻件半轴的金属敷料少.新型模具可显著提高模具寿命和生产效率,降低材耗和生产成本.     

过渡区参数对TRB管液压胀形性能的影响及预测

建立了不同过渡区参数的TRB(Tailor-Rolled Blank)管液压胀形有限元模型,提出了一种离散不规则过渡区的新方法,研究了TRB管过渡曲线、过渡区长度和厚度差对胀形性能的影响规律。针对TRB管液压胀形,进行了正交设计,以数值模拟结果为基础,建立了BP神经网络预测模型,并将预测结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了预测结果的精度。结果表明:各参数对胀形性能影响的区域不同,但都对最大成形高度影响显著,极差最大达6.47 mm,最小为2.88 mm;凹弧型过渡曲线的成形性能最差,最大的成形高度差为2.88 mm;增大过渡区长度有利于胀形,随厚度差增加,成形性能快速下降,其中厚侧成形高度差值达8.22 mm。单组预测值在误差范围内,预测模型能用于预测其他过渡区参数组合的TRB管胀形。     

锥形环锻件预轧坯设计方法研究

锥形环锻件是一种典型的异形截面环件。在轴向高度、锥角和体积相等的情况下,不同壁厚的锥形环锻件水平横截面积分布差异很大,所以利用锥形毛坯直接轧制成形锥形环锻件将十分困难。以典型的大高度锥形环锻件为实例,在考虑轧制稳定性、轴向金属体积流动等工艺条件的基础上,利用增大锥形环锻件大端壁厚的方法对锥形环锻件预轧件进行了设计。以有限元模拟软件Abaqus为平台,对锥形环锻件的轧制过程进行了模拟,模拟结果表明:锥形环锻件预轧件设计方法是合理的。     

锥形模扩口成形力计算模型

基于对锥形模扩口变形区材料应力特点的分析,利用主应力法,综合考虑扩口变形过程中材料厚度变薄、材料真实应力-应变曲线规律的不同和附加弯曲作用这3个具有本质特征的重要影响因素,推导出一组锥形模扩口成形力计算的理论公式。进一步研究了附加弯曲作用对扩口成形力的影响,结果表明:锥形模半锥角决定着附加弯曲作用对扩口成形力的影响程度,当模具半锥角小于等于25°时,可以忽略附加弯曲作用的影响;当模具半锥角大于25°时,需要考虑附加弯曲作用的影响。进而,从锥形模半锥角和金属材料真实应力-应变曲线规律不同的角度,对所提出的理论公式的适用范围进行了分类。     

管坯推压缩径端部翘曲机理及其影响因素分析

基于对管坯推压缩径的理论分析、试验研究和数值模拟,揭示出缩径时管坯端部存在翘曲的主要原因:管坯内外层缩径量不均匀,使得内层的轴向变形大于外层,导致变形后的管坯端部产生刚体转动,使其外径大于凹模出口处内径,产生翘曲,而且翘曲区的长度近似等于最初位于凹模锥口部分坯料流出后的长度;并分析了缩径率、缩径凹模半锥角、摩擦系数、缩径管坯初始壁厚对管端翘曲和轴向伸长率的影响规律。