汽车转向节热锻工艺分析及模具结构优化设计

目的以某皮卡转向节的热锻模具为研究对象,基于热锻成形工艺分析对其模具结构进行优化设计。方法采用DEFORM 3D模拟转向节热锻成形过程,获得金属流动的规律,得到锻件难以充填的原因。继而采用阻力墙结构改进模具,并分析阻力墙对转向节成形过程的影响。结果原始模具长叉外围桥口阻力太小,致使预锻和终锻时长叉处金属过早流向飞边,坯料补给不足,导致长叉未能完全充满,形成塌角。结论"大小台阶"式阻力墙相配合,可以合理设置各方向上的成形阻力,使金属变形均匀,并能在保证成形载荷波动不大的前提下获得较好的充填效果,解决了长叉充不满的问题。     

基于类等势场和响应面法的复杂锻件预成形优化设计

为实现复杂锻件的预成形设计,以连杆的热锻预成形设计为研究对象,建立基于类等势场和响应面分析的三维复杂锻件的预成形设计方法。在分析毛坯与终锻件间等势场分布规律与特点的基础上,采用逆向拟合法提取等势面及线面光顺处理,实现等势面的高效精确重构。针对长轴类锻件的预成形设计要求,提出沿零件的长、宽、高分别设置合理的缩放因子的非均匀缩放方法。实现了预成形件材料分布的合理调控,获得了优化的预锻件和辊锻毛坯,最终获得了充填完整、无任何成形缺陷且飞边小的连杆终锻件。数值模拟结果表明,所建立的方法能较好实现复杂锻件的预成形优化设计。     

汽车转向节臂端部冷精整工艺优化

目的 得到单向压缩冷精整的精整量与预变形孔半径和深度之间的变化规律,以及摩擦因数大小同回弹量之间的关系。方法 对转向节臂端部锻件上下表面进行预变形凹槽孔处理,并建立锻件单向压缩冷精整的弹塑性有限元模型,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟仿真,分析摩擦因数对表面质量的影响,得到优化后的工艺参数,并进行实验验证模拟结果的准确性。结果 摩擦因数越大,冷精整后的转向节臂端部锻件的鼓形越明显。在精整量为1 mm的情况下,当预变形凹槽孔的半径为4 mm、深度为0.3 mm、单向压缩量为1.1 mm、摩擦因数为0.2时,能够得到最好的表面质量。结论 当摩擦因数相同时,预变形凹槽孔的半径越大,径向位移越小,而回弹量基本保持不变。     

大截面差空心件内高压成形研究

截面周长差较大的空心零件的内高压成形需要解决膨胀区的轴向补料问题和预成形问题,才能获得壁厚分布较为均匀的合格零件.以某轿车转向节臂零件的成形过程为例,对上述问题进行了试验研究.首先设计、试制了瓶形预制件,在预成形中利用"有益起皱"实现了大量的补料,获得了壁厚分布符合要求的预制件;然后在终成形前使零件截面具有合理的形状,再进行终成形,既保证了圆角部位的外形尺寸,又提高了壁厚均匀性.采用本文介绍的方法实现了截面周长差达70%的瓶形预制件的制备,从而获得了壁厚、外形尺寸均满足设计要求的转向节臂零件.     

轿车左转向节锻造工艺的模拟研究

针对轿车左转向节是带细杆的叉形件,同时兼有叉类、盘类和杆类零件的外形特点,分析其成形的工艺特点,进行工艺计算,确定工艺方案为头部镦粗—杆部拔长—预锻—终锻.利用有限元软件对成形过程进行模拟,得到飞边均匀的终锻成形件,并对模拟得到的应力场、应变场和载荷等信息进行分析.结果表明,各工序变形较为均匀,应力变化正常,没有出现破坏现象;最终锻件完全充满终锻模膛,没有出现缺料、折叠等缺陷,而且飞边均匀.     

阀盖模锻成形模拟分析与试验验证

目的 某型号不锈钢阀盖是一种典型的长肋条内空型零件,在模锻制造过程中,阀盖锻件容易出现不同程度的折叠和裂纹缺陷,亟需改进成形工艺以提升合格率.方法 采用有限元方法分析坯料在制坯/预锻/终锻全流程的金属流动规律和终锻件成形质量,得到最佳成形工艺方案.结果 方坯在后续成形时易产生横向流动,且局部充型不饱满;六边型坯在预成形和终成形时流动均匀、横向流动小,且有效抑制了充型不饱满缺陷;预制坯在过渡区长度过短,产生了折叠缺陷;采用六边形坯料和增加过渡区长度可以获得无缺陷阀体锻件.结论 采用新工艺制备的阀盖锻件合格率达到了100％,通过全流程工艺分析,能够得到金属流线规律,进而优化模锻成形方案,改善成形质量.     

Ti–6Al–4V钛合金筋板类吊挂锻造成形工艺优化及模具磨损研究

目的 改善Ti–6Al–4V筋板类吊挂锻件成形缺陷,降低模具磨损。方法 通过对原始工艺中存在的折叠、充填不满等缺陷进行分析,揭示局部飞边高度对锻件充填的影响,进而优化终锻模具局部飞边高度;通过增加预锻件筋条等几何特征,对预锻模具结构进行优化设计,并分析塑性变形时筋条区域金属材料的流动情况。结合BP神经网络技术,分析锻造工艺参数对终锻模具磨损的影响,并对工艺参数组合进行优化设计。结果 基于局部飞边高度对锻件充填效果的影响规律,确定最佳局部飞边高度为4 mm;通过增加预锻筋条优化预锻件结构,从而有效避免折叠缺陷;将BP神经网络技术与数值模拟结合,得到了最优工艺参数组合,有效降低了锻造模具的磨损量。结论 通过实际锻造生产试验对模拟分析结果进行了验证,固化了最佳模具结构与工艺参数组合,获得了变形均匀且无工艺缺陷的钛合金发动机吊挂锻件。     

多目标优化在锻造毛坯形状优化设计中的应用

以形状相对简单的单工序锻件为研究对象,以同时获得材料消耗最小和变形程度最均匀的终锻件为优化目标,对锻造过程毛坯形状进行多目标优化设计的研究.给出了单工序锻件形状优化设计的总的目标函数及其各子目标函数的表示方法及计算表达式,以毛坯的高径(宽)比作为优化设计的变量,基于刚粘塑性有限元理论,采用黄金分割法进行优化迭代,编制了相应的程序,并对一典型的轴对称H型锻件的毛坯形状进行了多目标的优化设计,取得了明显的效果.     

中、小曲轴精锻件锻造新工艺的探讨

通过对中、小曲轴精锻件的结构及锻造工艺性分析,在预终锻热锻件图设计上,增加平衡板的宽度、增大预锻模平衡板的圆角;预终锻模模具结构的设计上,在模平衡板上下模桥部,特别在小头处设计了阻力墙,增大金属流向桥部的阻力;在终锻平衡板最深处作排气孔,能让金属充满型腔;严格控制热处理温度和时间;制定出合理的模锻工艺流程,达到了提高材料利用率、合格率、模具寿命和降低生产成本的目的.     

三销轴叉精整底部裂纹产生和防护

三销轴叉精锻件是汽车等速传动系统中的关键零件,其头部内、外腔形状复杂,尺寸精度要求高,故一般采用温锻预成形+冷精整成形复合成形技术,而预成形温锻件设计不合理,在冷精整成形中,存在内腔底部薄壁处出现裂纹的问题。利用数值模拟技术,分析了三销轴叉冷精整型腔底部区域成形过程的成形力、应力、应变的变化,对预成形温锻件进行了优化,设计了不同的入模角,入模角的起始点位于内腔基准平面之上。工程实践后,优化后的预成形温锻件在冷整形后,口部内腔底部没有裂纹产生,流线连续,获得较为理想的精锻件。证明优化后的预成形温锻件,经冷精整成形后,精锻件产品质量显著提高,可有效防止裂纹产生。     

新能源汽车4032铝合金轴承座闭塞式背压成形工艺数值模拟和实验研究

目的 新能源汽车空调压缩机轴承座有着薄壁、多阶梯、外形复杂的特点,极易在成形过程中产生充填不满、折叠和拉裂等质量问题,为提高其成形质量,对其成形工艺进行仿真和优化.方法 对"T"形和"帽"形两种预锻坯料采用闭塞式背压成形工艺的成形情况进行模拟,依据所得结果对相关工艺参数和配套模具进行相应的优化.结果 在有背压力的情况下,"T"形预锻坯料的最大成形载荷由无背压时的927 t降低至78.2 t,并且载荷上升稳定,各成形阶段过渡平滑,易于调控."帽"形坯料在成形过程中金属的流动更加充分,模具型腔充填得更加饱满,无"T"形坯料成形过程中的充不满等情况.材料的Si颗粒偏聚也得到了改善,晶粒得到细化.结论 背压力的存在和预锻坯料形状的调控,使最终的成形载荷、成形质量以及零件的微观组织有了极大的改善.     

连杆无飞边锻造工艺及模具系统研究

目的研究连杆无飞边锻造工艺,以及闭模锻造过程中中间工序件的设计和所需的模具系统。方法通过建立有限元模型,分析连杆的预锻和终锻过程中金属流动长度、成形载荷和模具寿命,为模具设计提供数据支持。结果数值模拟结果表明金属充模效果良好;连杆大端主要在预锻中成形,而连杆小端和杆部主要在终锻中成形;预锻和终锻的最大成形载荷分别为437 t和850 t;连杆大端的模腔圆角为模具失效危险区。结论通过辊锻制坯、预锻分配物料和终锻精密成形,实现了连杆的无飞边锻造。     

RR装置上曲轴镦锻工艺优化研究

以16V280曲轴为试验对象,通过对RR装置的镦锻工艺、曲柄臂锻件形状和锻造模具结构优化,研究了采用小直径坯料的情况下16V280曲轴曲柄臂的成形情况。试验结果显示,优化后的预上弯镦锻工艺,能保证在RR装置上采用小直径坯料镦锻曲轴可行。     

车用2A12铝合金连接锻件变形规律分析与工艺设计

针对某种2A12铝合金车用连接锻件质量差,容易报废的问题,利用Deform仿真系统对该锻件的变形过程进行了模拟分析.根据模拟结果可知,锻件易报废是由于材料相对流动产生折叠引起的.鉴于此,在原工艺基础上增加了预锻工序,预成形后有效消除了材料的折叠缺陷.但同时又出现了锻件顶部枝叉充不满的缺陷,因此对锻模进行了优化,引入了阻...     

汽车盘体零件小飞边模锻成形工艺开发及数值分析

汽车盘体零件通常采用机加工成形或者两步锻造成形(预锻+终锻),而机加工成形的效率和材料使用率较低、两步锻造成形的设备及模具成本较高,因此对该盘体零件的一步锻造成形的可行性进行了研究。根据汽车盘体零件的结构特征,设计了3种不同形式的飞边槽结构,并通过有限元分析软件Deform-3D分别进行了建模及数值分析,对比了不同飞边槽结构对汽车盘体零件填充质量、锻造成形力及锻模磨损的影响。最终得出了采用沟式飞边槽结构更优的结论,同时从等效应力分布规律和温度分布规律两方面分析了该结构下锻后零件的质量。结果表明:采用沟式飞边槽结构能得到填充完整、质量好、无瑕疵的汽车盘体零件,并通过生产实践进行了验证,提高生产率的同时有效降低了材料成本、模具成本、设备成本。     

曲轴模锻成形工艺分析及模具优化

采用有限元方法对曲轴锻造成形工艺过程进行数值模拟,主要分析不同的飞边槽结构对曲轴预锻成形中坯料的充填情况及成形载荷的影响。根据模拟结果可知,在飞边槽桥部合理增设阻力沟或阻力墙,将对曲轴平衡块的充填性有很大程度的改善,并优化了毛坯尺寸。     

MT-3缓冲器中心楔块工艺开发

分析了MT-3缓冲器中心楔块的结构和工艺,介绍了叉型锻件的制坯和对高筋薄壁结构锻件的预锻结构的优化.阐述了利用DEFORM三维模拟软件,对中心楔块锻造成形的全过程数值模拟仿真和模拟锻件成形情况.