弧齿锥齿轮冷挤压预制坯的优化设计

针对三轮摩托车倒挡机构从动锥齿轮的结构特点,设计了冷挤压件.借助塑性有限元软件,模拟了弧齿锥齿轮的分流挤压成形过程,研究了预制坯的形状、锥角及直径对成形力及成形质贫的影响.模拟结果表明,圆柱锥形预制坯最适合冷挤压成形,当坯料锥角比冷挤压件锥角小7.～12.时,成形力较小;而预制坯直径选择不当,将会造成齿形无法充满.工艺...     

汽车离合器盘毂温精锻工艺的数值模拟和实验研究

针对汽车离合器盘毂齿形成形困难的特点,基于闭塞式锻造提出了完整的成形工艺方案。使用Deform-3D模拟软件分析了锻件的始锻温度、连皮厚度及位置对锻件成形时的最大等效应力、最大损伤因子、最大成形载荷的影响。通过数值模拟确定了最佳锻造温度、最佳连皮厚度及位置。模拟结果得到了实验验证。     

基于静电场的筋板状铝合金锻件预成形设计

筋板状铝合金航空锻件在成形过程中常因预制坯结构设计不合理而导致穿流。针对此问题,以某H型铝合金锻件为对象,基于相似性原理,提出一种预制坯直接设计方法——静电场法。借助ANSYS软件,首先通过静电场模拟设计7组试验预制坯;然后利用有限元软件分别对试验方案的成形过程进行数值仿真;最后通过比较各个方案的穿流倾向性、成形载荷、等效应变速率以及等效应变等指标,确定最佳预制坯方案。研究发现:采用静电场设计的预制坯成形结果均优于传统设计,电势值ζ=0.125 V的预制坯成形过程中,在满足充填性要求的同时,其穿流倾向性最小,并且成形载荷相比其他方案也最小。     

圆柱直齿轮精锻成形工艺仿真及试验

圆柱直齿轮精锻是一种极具开发前景的新工艺、新技术,坯料经过塑性成形获得完整的齿形,且齿面无需后续加工或仅需少许精加工即可满足使用要求。以齿数为18,模数为2.5的带孔小齿轮为例,基于浮动凹模原理,试验得到了精锻成形时金属的流动规律,结合利用有限元仿真软件DEFORM-3D数值模拟的结果,分析连皮位置的改变对圆柱直齿轮精锻成形过程的影响,获得了较佳的连皮位置,认为当冲孔连皮的位置处在成形齿轮件的中上部时,齿轮充填性较好;数值模拟结果也表明,摩擦、挤压速度、冲头圆角半径等参数对成形力有较大的影响。     

汽车前指梁多工步成形模拟及试验研究

基于有限元分析软件eta/DYNAFORM,对汽车前指梁的弯曲成形、预成形及内高压成形工艺过程进行了数值模拟。在弯曲成形工步中,研究了管坯各个弯曲位置在相同弯曲半径、不同弯曲角度下的壁厚分布;在预成形工步中主要分析了预制坯形状对前指梁内高压成形的影响;在内高压成形工步中,研究了优化后的预制坯形状对最终成形零件成形缺陷的影响。基于有限元模拟结果,分别进行了弯曲成形、预成形和内高压成形试验。研究结果表明:预制坯形状是决定前指梁内高压能否顺利成形的重要因素;通过改变预成形模具的结构形式,可以得到合理的预制坯形状,避免内高压成形过程中缺陷的产生。实际成形试验结果与数值模拟结果基本一致。     

基于正交试验的某齿轮轴工艺参数优化

齿轮轴成形属于精密成形过程,其预制坯形状对终锻成形质量有至关重要的影响。本文以影响预制坯成形过程中的4个工艺参数——凸模速度、摩擦因数、预锻凸模拐角斜度、预锻凹模斜度为设计变量,终锻成形载荷与坯料充填情况为目标函数,利用正交试验,选用了4因素3水平进行试验方案设计,利用Deform-3d软件分别模拟分析了各个不同试验方案,得到了最佳工艺参数组合,并通过模拟验证该优化方案的正确性。试验结果对生产实际具有一定指导意义。     

基于计算机仿真技术的大型铝合金锻件的成形均匀性分析

通过对大型铝合金锻件特点及成形工艺分析,设计出两种预制坯。并使用有限元软件对锻件成形过程进行了模拟,分析了不同预制坯对成形载荷、应力应变均匀性、晶粒均匀性和成形后飞边分布的影响。结果表明,采用预制坯2成形有利于提高坯料的流动均匀性,能较好地改善成形的均匀性,消除成形中可能出现的缺陷。结果得到了实验验证。     

基于数值模拟分析结合齿温锻成形工艺及缺陷控制研究

针对结合齿预锻坯料结构及齿形填充不满、材料折叠、模具使用寿命短的问题,利用DeForm-3D数值模拟技术研究预锻坯料连皮在中心和底面、径向和正向的成形方案对结合齿成形情况、凸模载荷、应力应变分布、凹模磨损的影响,获得了冲孔连皮在中间位置正向成形的温锻工艺方案,为结合齿预锻成形工艺提供了技术支撑,有助于企业降低开发和生产成本。     

高强铝合金复杂锻件等温可分凹模精密模锻成形工艺研究

以某高强铝合金复杂锻件为研究对象,通过锻件工艺性分析,选用了等温可分凹模模锻精密成形工艺作为其制备工艺,采用热力耦合有限元分析方法对新成形工艺的终成形、预成形、拍扁等3个工序进行了模拟分析。终成形模拟结果表明:具有基本几何特征的预制坯成形后在多个位置形成折叠。通过平面应变有限元模拟获得了这些折叠产生的机理,给出了可分凹模模锻工艺中复杂锻件预制坯设计的基本原则,并优化了预制坯几何外形。工艺试验结果表明,采用修改后的预制坯和新成形工艺制备的锻件无缺陷,其尺寸精度、表面粗糙度等质量指标优于传统开式模锻件。     

异形轴套冷挤压成形工艺优化研究

通过对异形轴套的结构形状及成形难度分析,设计出反挤压和复合挤压预制坯方孔两种冷挤压成形工艺方案。并使用DEFORM-3D有限元软件对工艺方案中的预成形工序进行数值模拟。对比分析两种方案在成形过程中的等效应力和等效应变的分布情况,确定出较优的成形工艺方案。结果能为异形轴套的生产提供理论依据。     

基于SGPLVM的齿轮坯预锻件多目标优化设计

在锻造齿轮坯的生产过程中,齿轮坯预锻件的设计质量优劣将会直接影响到终锻时金属的流动、锻模型腔的充满、锻件的质量和模具的寿命等方面。首先建立了预锻件外形尺寸和终锻时最大成形力、终锻时最大模具应力三者之间的极限学习机(ELM)网络模型,然后利用监督高斯过程隐变量模型(SGPLVM)算法,将输入变量降维成低维空间中对应的隐变量,通过隐变量和输出变量之间的关系,利用GA遗传算法多目标优化去计算最佳的预锻件的尺寸。结果表明:当终锻最大成形力和终锻最大模具应力均最小时,预锻件尺寸最优。     

Numerical investigation on tooth filling of clutch drum forming processes

The formation of the gear drum clutch involves bulk and sheet forming, and filling the tooth is a key difficulty during the forming process. In this study, four tooth extrusion processes with various extrusion ratios and preform shape were developed, and they were simulated using AFDEX software for examining how the clutch drum influenced tooth forming. Various tooth-filling results were obtained by controlling the extrusion ratio and die cavity in each process. A comparison of the deformation, material flow, and mean stress state among the processes revealed that the stress state was the main determinant of the local flowing material, and it was used to improve the degree of tooth filling. The optimal tooth-filling result was obtained using a two-step extrusion process with an appropriate extrusion ratio and a preform shape.     

缸头模锻成形过程数值模拟

缸头模锻成形是一个复杂的大变形过程,其成形质量影响因素众多,用解析法难以进行精确分析。采用有限元方法对整个成形过程进行模拟,获得了缸头模锻成形过程金属流动变形规律,对成形过程中出现的充不满、折叠等缺陷进行了分析,指出需修改预成形形状的尺寸参数。试验结果表明,采用改进后的预成形形状的尺寸参数能获得比较合格的终锻件。     

车用齿轮轴零件精密成形工艺分析及数值模拟

提出了两种车用齿轮轴零件的冷挤压成形工艺方案,即不带背压装置的方案1与带有背压装置的方案2,同时对带有背压装置的冷挤压模具进行了设计。利用Deform-3D分别建立了两种方案的有限元模型并进行了成形数值模拟。模拟结果表明:采用带有背压装置的方案2时,工件的等效应力、等效应变、损伤值及成形载荷的最大值均小于方案1,同时成形质量较好。方案2比方案1可节材22%,且成形载荷只有方案1的86%。对两种工艺方案分别进行了试验验证,验证结果也显示:采用方案1,齿轮轴零件仍会出现齿端填充不完全等缺陷;而采用方案2,齿端填充完全,未出现表面缺陷。最终得出方案2为较优工艺。     

积极摩擦下直齿轮精锻工艺与实验研究

针对直齿轮精锻成形工艺中存在的两个主要问题:齿形充填困难和成形载荷过大,基于积极摩擦作用基本思想,采用物理模拟和数值模拟相结合的方式,分别对实心坯料和空心坯料下直齿轮精锻成形过程进行了实验研究。结果表明,积极摩擦作用对实心坯料直齿轮精锻成形影响较大,与传统闭式模锻相比,不仅有利于降低直齿轮精锻成形的成形力,还能得到良好的充填效果;而对空心坯料直齿轮精锻成形影响较小,无论有无积极摩擦,齿轮充填效果均较好,成形力改变幅度仅为2.35%。     

倒档棘轮外齿冷精锻工艺的比较研究

针对倒档棘轮外齿上下不对称的特点,制定了倒档棘轮外齿两种冷精锻成形工艺方案。采用Deform-3D有限元软件对其精锻成形过程进行数值模拟分析,比较了两种成形工艺方案中的金属流速及充填效果。分析结果表明,采用成形+切削的工艺方案成形倒档棘轮外齿时,金属流动均匀,充填效果理想。采用成形+切削工艺进行生产试制表明,倒档棘轮外齿成形件的凸台底部角隅处充填饱满、齿轮齿面完整,外齿成形精度及抗疲劳强度得到提高。     

转向齿扇多向精密成形工艺

为了降低转向齿扇成形载荷、提高成形模具寿命,通过对转向齿扇的结构特点和工艺性分析,结合多向成形金属流动特点,提出了转向齿扇多向精密成形工艺方案。采用有限元模拟软件DEFORM-3D,对转向齿扇多向精密成形过程进行了数值模拟,对其成形过程中的金属流动规律进行了分析并预测成形载荷。结果表明,成形过程中齿扇充填均匀,角隅充填饱满,多向精密成形工艺最大成形载荷比单向闭塞挤压成形载荷降低了29%,成形时间缩短了53%,有利于提高模具的使用寿命。对多向精密成形工艺进行了成形试验,试验成形出的转向齿扇充填饱满,成形载荷与预测载荷基本一致。试验结果表明了该工艺的可行性和实用性。     

超声波对喷射成形沉积坯组织的影响

为了研究不同超声波功率参数条件下沉积坯的组织变化情况,采用沉积器底部导人超声波的方法制备A1- 13％Si合金.结果表明:随着超声功率的增加,超声波消除孔洞的效果明显,合金组织的细化程度提高,沉积坯的质量得到了很好的改善;当超声功率持续增大到2 000 W时,由于热效应作用明显,细化作用减弱,过大的超声波功率不利于沉积坯质量的改善.因此在喷射成形工艺中导人超声波可以改善沉积坯的组织,且在合适的超声波功率下,可以很好地改善沉积坯的组织.     

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。     

喷射成型制备的Al23Si5Fe合金圆锭的凝固组织

根据喷射成型的工艺过程特点, 研究了喷射成型制备的高硅铝合金圆锭凝固组织。结果表明： 喷射成型过程中, 在沉积坯件的上表面存在一个有一定尺寸的液态金属熔池; 沉积坯件的凝固组织与粉末凝固组织有明显差别： 沉积坯件整体上呈逐层凝固, 但不同部位的微观组织随凝固速度的不同而有明显区别