复合材料热压罐成形模具型面补偿设计方法研究

针对复合材料固化成形过程中的变形问题,本文提出一种通过对模具型面的温度补偿来达到对材料变形量补偿的方法。该方法的设计思想是构件要在成形后满足设计形状,首先其在高温状态下的理想形状就应该是构件从低温升至玻璃态温度膨胀后的形状;其次模具在固化周期内的热变形为弹性变形,即材料固化脱模后的模具型面恢复至原来形状。模具型面的设计基础是准确预测模具型面在固化点温度时的几何形状。补偿后的数值模拟结果表明,采用热补偿的模具型面设计方法设计的模具型面能够有效补偿复合材料制件成形过程中由于模具与复合材料之间热、力学性能不一致以及固化过程中材料自身热、力学性能变化而导致的制件固化变形问题。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件等温锻造预成形设计

以体积成形工艺为例提出了一种新的预成形设计方法。通过静电场模拟选取适当的等势线作为预锻模型腔的基本形状，将选取的预成形形状通过频谱分析进行光顺处理，可以确定出六组预锻模型腔最终轮廓形状。利用有限元软件对粉末高温合金盘件两工步（预锻＋终锻）等温锻造过程进行模拟，进一步分析了相关场变量的分布，优选出预锻模型腔形状。分析表明，基于类等势场法的预成形设计和基于频谱分析的曲线曲面光顺处理方法适合体积成形工艺的预制坯设计。     

阶梯形壳体零件挤压工艺优化

多阶梯形壳体零件是多种复杂形状的组合,由于结构上的特点,使得其成形过程涉及的工艺参数多、材料流动趋向复杂.以铌质多阶梯管状零件为例,采用美国大型有限元软件Msc.Marc结合正交实验方法对多阶梯管状零件的挤压成形过程进行了有限元数值模拟,分析了采用不同形状坯料对模具受力的影响及常规设计方法中出现的问题,提出优化的过渡模具型面并用数值实验验证,计算结果表明采用优化的参数,零件可以很好的成形,从而得到该零件合适的挤压成形工艺和优化的工艺参数.在数值计算中,引入正交试验的设计方法,显著提高了有限元模拟的效率,大大缩短了产品的设计开发周期.     

Process design and control in cold rotary forging of non-rotary gear parts

This paper is aimed to investigate the process design and control method in cold rotary forging of parts with non-rotary upper and lower profiles. Using the analytical and FE simulation methods, three critical technological problems in the cold rotary forging process of this kind of parts are resolved reasonably. The first one is that an accurate design method of the non-rotary upper die is presented based on the geometrical and kinematic relationship between the upper die and upper profile of parts. The second one is that the interference judgment between the upper die and upper profile of parts can be achieved by analytically obtaining the trajectory of any point in the upper die. The third one is that the metal flow and geometrical accuracy of the non-rotary upper profile of parts can be effectively controlled through optimizing the process parameters. On the basis of the above research, the cold rotary forging process of a typical gear part, both the upper and lower profiles of which are non-rotary, is investigated numerically and experimentally. The results indicate that the desirable geometrical accuracy of the non-rotary upper profile of the gear part can be obtained, which verifies that the process design and control method presented in this paper is valid and cold rotary forging can thus be used to manufacture the parts with non-rotary upper and lower profiles.     

型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模

本文采用有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的变形流动规律。并综合主要模具结构参数对金属流动速度的影响 ,建立了铝型材挤压模模孔工作带设计计算的数学模型。选择实际型材零件按本文推导的公式设计了工作带长度 ,并与实验进行了验证 ,结果表明挤压效果良好。该公式可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算     

G3镍基合金热挤压模具型腔优化设计

基于修正的Archard磨损模型,对G3镍基合金热挤压成形工艺中挤压模具磨损行为进行了有限元分析。采用BP神经网络建立热挤压模具形状和磨损深度的映射关系。以模具表面磨损深度均匀分布为目标,结合遗传算法(genetic algorithm, GA),提出了一种集三者为一体的G3镍基合金热挤压模具型腔优化设计方法。计算结果表明,模具型腔经过优化后,最大磨损深度值降低约30%,磨损深度沿锥模表面分布更均匀,表明这种优化设计方法可以提高挤压模具的耐磨性能和使用寿命     

新能源汽车电池架空心铝型材挤压模设计

针对新能源汽车电池架空心铝型材,设计分流挤压模,结合有限元模拟技术获得铝型材挤压过程中铝合金的流动速度分布情况。分析模拟得到的数据,针对铝合金挤出速度的不均匀性,对模具的芯模结构提出改进方案,改进后的模拟结果显示型材出口处金属流速均匀,试模试验与有限元模拟结果相符,为相关型材的模具结构设计和改进提供了指导。     

铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及模具结构优化设计

截面变形是复杂空心型材挤压过程中经常遇到的难题,实际生产中需通过反复试模、修模才能得到合格的产品。针对6063铝合金空心型材截面内凹问题,采用数值模拟方法获得了挤压过程中不同方向上的金属流速及模具焊合室内不同高度的压力分布,分析与讨论了产生缺陷的原因,并优化了模具结构。模拟仿真结果表明,添加阻流块后挤压过程中型材不同位置和不同方向上的流动速度更加均匀,挤出型材向内凹的现象得到改善。实测结果显示,采用改进后的模具结构,挤压型材最大内凹量减小为0.15 mm,可以满足实际应用要求。     

基于有限体积法的异形空心型材挤压模具设计

采用有限体积法,对异形空心铝合金型材挤压过程进行数值模拟,得到了挤压过程中材料流动速度场、应力场、应变场、温度场和挤压力的分布规律。以数值模拟结果为依据,针对模具设计存在的问题提出了解决方案,并通过分析得到了模具的最佳设计方案。结果表明：对于薄壁、结构复杂的异型空心型材,挤压模具设计的关键是合理地分配金属流量和平衡金属的流动速度。     

复杂横截面铝型材挤压模具的设计与数值模拟分析

文章选取一个特定的复杂横截面型材,分析其模具的设计方案;建立了挤压过程的有限元模型,利用基于任意拉格朗日欧拉法(ALE)的Hyperxtrude专用模块,对铝合金型材的挤压过程进行模拟分析。通过对模具设计方案的数值模拟,重点对坯料在模具中不同位置的速度分布结果进行分析,并对比实际试模情况,对模具的设计方案进行了修正,探讨了在挤压工艺中通过模具结构的调整,实现对金属流动进行控制,以改善模腔内的材料流动,获得合格的型材产品。     

铝材长方形空心管挤压过程数值模拟与模具结构优化设计

对AA1100铝材长方形空心管的挤压过程使用数值分析软件SuperForge进行数值模拟。在挤压生产中,金属流出工作带时的流速均匀性是得到高质量型材的关键。在挤压生产中通常采用几种方法修改模具,消除流速不均,例如修改分流孔的大小、形状和位置分布,修改工作带长度和焊合室形状尺寸等。本文通过数值模拟发现在长方形空心管挤压的初始模具设计中型材截面流速不均匀,造成端面不平。对此,提出了三种模具修改方案,并分别对其进行了数值模拟,经过分析比较确定了最佳模具设计方案,由此方案可以生产出合格的挤压件。     

轿车门框边板的滚压成形工艺设计及模具调试

对门框边板的滚压成形工艺进行了分析,针对其盲区较多、弯边较窄及边板较宽等外形复杂的特点,提出了工艺设计的方案和模具调试的方法。指出了在模具设计制造中应注意的事项,可为类似滚压件模具设计参考。     

VB环境下应用Pro/E与AGW进行搓齿模具参数化设计

搓齿模具的设计质量和效率是精密冷滚轧技术中关键环节之一。本文介绍了在VB环境下应用Pro/E,AGW软件进行搓齿模具参数化设计及开发过程,简述了花键轴和搓齿模具参数化设计方法及其相互关系,并分析了花键轴成形过程及相关因素,对经过参数化设计得到的搓齿模具进行成形模拟,将工件成形后的渐开线花键轮廓齿形与理论渐开线花键轮廓齿形进行对比,验证了设计方法的可行性。为后续的设计分析、数字模拟仿真及产品系列化生产提供技术支持。     

分流组合模挤压铝合金口琴管的数值模拟

采用刚粘塑性有限元法,在DEFORM-3D有限元商业软件上成功实现了铝合金口琴管分流组合模挤压过程的三维数值模拟,获得了分流组合模挤压过程中材料的流动规律,挤压力、应力场、应变场和温度场的分布,以及模具出口处金属流速的分布情况。通过数值模拟发现,型材出口流速不均匀,造成端面不齐,对此,提出了模具修改方案,通过调节模具工作带的长度,实现了型材挤压出口流速均匀的目的,从而保障了型材的产品质量。模拟结果为模具的优化设计及工艺参数的选取提供了理论参考。     

基于Stamp-Engineer的复杂工件冲压回弹分析

提出了一种基于Stamp-Engineer数值模拟控制回弹的冲压件模具设计方法,利用此方法对一小型三维复杂冲压件模具型面进行了设计。数值模拟和实验结果表明,这种模具设计方法对纠正冲压件回弹误差非常有效。     

Mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die

Based on the finite element simulation of profile extrusion process, the effect of local extrusion ratio, die bearing area and the distance between extrusion cylindrical center and local die orfice center on mental flow velocity was investigated. The laws of deformed metal flow on profile extrusion process were obtained. The smaller the local extrusion ratio, the faster the metal flow velocity； the smaller the area of die bearing, the faster the metal flow velocity； the smaller the distance of position of local die orifice(the closer the distance of position of local die orifice from extrusion cylindrical axis), the faster the metal flow velocity. The effect of main parameters of die structure on metal flow velocity was integrated and the mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die was proposed. The calculated results with proposed model were well compared withthe experimental results. The proposed model can be applied to determine die bearing length in design of aluminum profile extrusion die.     

挤压模具型腔轮廊曲线优化拟合分析

采用三次样条函数插值和Bezier曲线拟合两种方法来完成挤压模具型腔轮廓形状的优化设计 ,以挤压表面载荷沿凹模型腔轮廓表面均匀分布来提高模具寿命为优化目标 ,运用刚塑性有限元分析和修正的序列二次规划算法相结合的方法 ,获得了各自优化了的凹模型腔轮廓曲线。通过有限元软件验证了优化结果的有效性和可行性。将这些方法应用于气门及其他类似零件的生产 ,证明了优化的凹模型腔轮廓曲线对提高模具使用寿命有显著效果     

散热器铝型材挤压的数值模拟

采用基于A-L-E算法的HyperXtrude软件,建立有限元分析模型,对散热器铝合金型材挤压过程进行了稳态流动仿真,获得了型材的位移分布和速度分布图,模拟结果与生产实际吻合较好;针对试模出现的问题,对出口速度分布和应力分布进行分析,提出在下模增加阻流台和修改工作带方案,有效地解决了初始模具设计中速度分布不均的问题;最后针对装配后型材平面度达不到要求这一缺陷,对模具工作带进行调整优化,用优化后的模其生产的型材可以装配使用.     

Optimization of microstructure development: application to hot metal extrusion

A new process design method for controlling microstructure development during hot metal deformation processes is presented. This approach is based on modern control theory and involves state- space models for describing the material behavior and the mechanics of the process. The challenge of effectively controlling the values and distribution of important microstructural features can now be systematically formulated and solved in terms of an optimal control problem. This method has been applied to the optimization of grain size and certain process parameters such as die geometry profile and ram velocity during extrusion of plain carbon steel. Various case studies have been investigated, and experimental results show good agreement with those predicted in the design stage.