带肋板齿轮坯闭式热精锻成形工艺的数值模拟改进

针对某带肋板齿轮坯在原闭式热精锻成形工艺方案下充填不饱满的问题,借助Deform-3D软件模拟锻造成形过程中的金属流动情况,得出成形锻件在原工艺方案下不能充满的原因,在此基础上进行了工艺改进,并进行了试验验证。结果表明:原工艺因变形量过大,打击能量消耗过快,导致成形后期打击力不足,金属不能充满模具型腔;提出了增加预锻工序的改进闭式热精锻成形工艺,数值模拟结果显示改进工艺下的锻件充填饱满,未见锻造缺陷;试验结果与数值模拟结果吻合度较高。     

直齿轮精锻成形新工艺及试验研究

与精锻成形工艺相比,传统的切削加工方法加工直齿轮具有诸多弊端。而当前提出的闭式镦挤成形工艺载 荷过大,严重制约着精密成形直齿轮工艺的实用化。提出采用预锻分流区一分流终锻新工艺精密成形直齿圆柱齿 轮,设计了能够进行多种组合的精锻成形试验模具,并对空心管坯和实心圆柱坯进行了传统的闭式镦挤和新的分 流成形工艺试验,试验结果表明:与传统的闭式镦挤和现有的圆柱直齿轮成形工艺对比,提出的成形工艺工序简 单,终锻后齿形充填饱满,端面平整,而且成形载荷降低了37％以上,具有生产实用化的前景。     

爪极锻造工艺参数多目标优化

随着车载电器技术的不断进步和发展,对发电机爪极发电等性能的要求也越来越高。基于Archard磨损模型,针对影响爪极精锻模具寿命的工艺参数,设计正交试验。通过Deform数值模拟,研究了坯料初始温度、模具初始温度、模具硬度、成形速度以及工件与模具之间摩擦系数对成形载荷和模具磨损的影响。综合考虑多目标因素,优化了爪极成形的工艺参数,分析得到了影响爪极成形载荷和模具磨损量的最优工艺参数.研究表明:按照最优工艺参数精锻模具寿命可以提高57.025%。     

汽轮机叶片精锻模具预补偿方法研究

针对汽轮机叶片加工精度要求高、精锻模具误差补偿难度大以及加工效率低等问题,以某型号汽轮机叶片为例,利用DEFORM-3D数值模拟软件分别对叶片精锻模具Z=5 mm叶根截面、Z=35 mm叶身截面以及Z=75 mm叶尖截面在不同锻压步数下的弹性变形进行了模拟分析,得出精锻模具型腔曲面变形规律。基于数值模拟结果,提出利用反向迭代补偿与黄金分割相结合的方法来修正精锻模具型腔。以该汽轮机叶片最大允许误差80μm为迭代目标,采用黄金分割法调整迭代区间,对各迭代点进行仿真,确定最优修正系数为0.94,最后得到满足终锻叶片精度要求的合理模具型腔,大大提高了模具设计质量与效率。     

牙嵌齿轮热精锻新工艺研究

提出牙嵌齿轮热精锻成形新工艺和最佳毛坯形状,使牙嵌齿轮精锻易于成形;给出了牙嵌齿轮热精锻成形的实用模具结构,该模具采用强力脱模装置,使锻件在锻击结束瞬间可以立即脱离凸模,解决了锻件将凸模抱死的关键技术问题.     

摩擦对叶片精锻预成形毛坯放置位置影响规律的研究

利用自行开发的叶片锻造过程三维有限元模拟分析系统对不同预成形毛坯在不同摩擦条件下材料充填模腔的过程进行了模拟分析,获得了叶片精锻过程中摩擦对预成形毛坯在模具中放置位置的影响规律:当摩擦因数较小时,材料首先充满左侧型腔,此时,要获得合格叶片精锻件,需将预成形毛坯在模具中的放置位置向右移动,不同截面右移的距离大约是叶片该型面弦长的5％-10％。随着摩擦因数的增大,材料几乎同时充满模具左右侧型腔,说明在该条件下预成形毛坯在模具中的放置位置是比较合理的。该研究对叶片精锻工艺的优化设计具有重要的指导意义。     

连杆热锻模单面型腔改为双面型腔工艺

在以螺旋摩擦压力机为主要成形设备的连杆毛坯锻造生产工艺流程中,毛坯成形一般采用预锻、终锻两工步,其预锻模块和终锻模块亦以方形居多。我们通过生产实践,改其单面型腔为双面型腔,不仅节约了模具钢材,降低了热处理费用,而且提高了模具制造速度,起到了一举多得的效果。 1.改制工艺过程 改制工艺过程分为可行性分析计算和试验、批量试制及总结推广三个阶段。主要难题均在试验阶段得到解决。 (1)可行性分析计算和试验 将方形模块单面型     

非等温成形过程中的预锻模具形状优化设计

采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法,对非等温成形过程中预锻模具形状进行了优化设计。预锻模具形状采用三次B样条函数表示,B样条函数的控制点作为设计变量,通过优化预锻模具形状,可实现净形锻造,得到无飞边完全充满模腔的合格终锻件。给出了模具形状优化设计步骤,推导了速度灵敏度方程和温度灵敏度方程。最后以一轴对称圆盘锻造过程为例,对预锻模具形状进行了优化设计。     

齿轮坯预锻最佳工艺参数研究

为了得到某齿轮坯热模锻预锻过程最佳工艺参数(预锻模具温度,坯料加热温度,滑块行程次数)组合,使用正交试验方法设计出多因素多指标无交互作用的数值模拟试验方案,再结合Deform-3D数值模拟技术,根据统计的数值模拟结果进行分析,得出最佳工艺参数组合为:模具温度250℃,坯料加热温度1100℃,滑块行程次数80s/min;并且对最佳组合进行了数值模拟试验验证,结果良好;其中,模拟结果分析从最大成形载荷,最大、最小应变差,最大等效应力,填充情况,锻件最大温度,毛刺或折叠缺陷,损伤值等多个角度进行;最后经生产试制得到满足要求的锻件。     

基于有限元逆向模拟技术的预成形模具设计

介绍了基于刚一粘塑性有限元方法的正向和逆向模拟技术,并将该技术应用于链轨节锻件的复杂锻造工艺的预成形设计,实现了从理想形状的终锻件设计预成形件和预成形模具的目标。所设计的预成形件和预成形模具降低了终锻模具的磨损,提高了材料的利用率,保障了预成形件在后续模具中的定位稳定性,井应用于生产实际,取得了较好的经济效益。     

圆盘锻件纯形状锻造模具优化设计

在讨论圆盘锻件模具设计现状的基础上,提出了一种金属成形过程的有限元灵敏度分析方法和以此为基础的模具形状优化设计方法。对圆盘件锻造过程进行了灵敏度分析和模具形状优化设计。结果表明,采用优化设计的预锻模具,可得到侧面无鼓形的纯形状圆盘锻件,并且预锻模具形状光滑、简单、便于加工和锻造生产。为圆盘锻件的纯形状锻造模具设计提供了一种定量分析方法。     

预锻模形状设计优化的新方法—微观遗传算法

锻造过程实现净形和近净形制造关键是优化预锻模的设计。引入一种可对预锻模形状进行设计优化的新方法－微观遗传算法，并用此方法对平面就方坯锻造进行了预锻模形状设计优化，目标是消除锻件的同鼓形效应。设计结果表明优化效果显著。     

控制变形力的锻造预成形优化设计研究

以刚黏塑性有限元为基础,采用基于灵敏度分析的正向模拟优化法,以直接设计预成形模具形状为目标,提出并建立了一种控制变形力的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法。给出了目标函数的表达形式,确定了优化设计变量,推导了目标函数对优化设计变量的灵敏度,利用FORTRAN语言开发了变形力预成形优化设计程序,并对一平面应变变形的H形锻件进行了预成形优化设计,得到了目标函数及终锻件Y向应力分布随优化迭代次数的变化情况。     

The forging of helical gears (I): Experiments and upper-bound analysis

In this paper, the forging of helical gears has been investigated. A punch and a die are tooth-shaped for the guiding type forging of helical gears. The punch compresses a cylindrical billet placed in a die insert. As a consequence the material of a billet flows into the tooth region. The forging has been analysed by using the upper-bound method. Kinematically admissible velocity fields have been developed, where an involute curve has been introduced to represent tooth profile of the gear. Numerical calculations have been carried out to investigate the effects of various parameters, such as modules, numbers of teeth, helix angles and friction factors on the forging of helical gears. Some forging experiments were carried out with commercial aluminium alloy to show the validity of the analysis. Good agreements were found between the predicted values of the forging load and those obtained from the experimental results.     

锻造预成形多目标优化设计的研究

采用有限元灵敏度分析方法，首次对锻造过程预成形进行了多目标优化设计研究。多目标包括锻件的形状及其变形均匀性两个方面，优化设计的目标是使锻件的形状和变形均匀性综合性能最好。提出了新的无量纲的锻件形状子目标函数和变形均匀性子目标函数，并给出了总目标函数和各子目标函数的表达形式，并详细推导了各目标函数相对于优化设计变量的灵敏度。应用该方法对截面为H形的轴对称锻件进行了预成形优化设计，取得了良好的效果。     

基于变形均匀性的锻造模具形状优化设计方法

以直接设计预成形模具形状为目标,提出并建立了一种控制变形均匀性的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法。以任意单元的等效应变与所有单元的平均等效应变的差值的平方和作为目标函数,Ｂ样条曲线表示模具形状,Ｂ样条曲线控制点坐标作为优化设计变量,优化设计的目标是通过设计预成形模具形状使目标函数最小,即使整个工件的变形尽可能均匀。给出了目标函数的表达形式,详细推导了目标函数、单元等效应变率和单元各应变率分量对优化设计变量的灵敏度,给出了优化设计的步骤。应用该方法对圆柱体平模镦粗工艺进行预成形优化设计,给出了相应的优化设计结果,并提出了一种检验优化结果的变形均匀因子,优化与未优化结果的比较表明优化取得了良好的效果。     

螺旋锥齿轮精密模锻近净成形技术及制造工艺

采用先进近净成形技术的设计理念,探讨了螺旋锥齿轮齿面新的成形技术及其闭式、闭塞式精密热锻模具设计方法,并对汽车驱动桥螺旋锥齿轮采用精密模锻近净成形后的机械加工提出了一套新的工艺规程和加工方法.实践证明:该技术不仅可以提高锥齿轮的加工效率和材料利用率,而且还能提高锥齿轮的传动性能.     

控制锻件变形均匀性和变形力的锻造预成形多目标优化设计

以影响锻件质量的重要因素--锻造预成形模具形状为研究对象,对锻造过程展开同时包括锻件变形力和变形均匀性两个方面的优化设计的研究.研究目标是使锻件变形最均匀的同时变形力最小,即获得变形均匀性和变形力综合性能最好的终锻件.基于有限元数值模拟方法,采用有限元灵敏度分析方法,首次对同时控制锻件变形均匀性和变形力的锻造过程预成形进行多目标优化设计研究.给出总目标函数和各子目标函数的表达形式,并详细推导各目标函数相对于优化设计变量的灵敏度.利用自行开发的程序,对断面为H形的轴对称锻件进行预成形多目标优化设计,给出优化过程中总目标函数及各子目标函数、预成形模具形状、预成形件形状及终锻件等效应变和y向应力的分布变化情况.结果表明,通过对预成形模具形状进行优化设计,总目标函数、变形均匀性子目标函数和变形力子目标函数分别下降了13%,33%和6%左右,达到了同时对锻件变形均匀性和变形力进行优化的目的.