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。     

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.     

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。     

大型薄壁壳类件等温精密锻造成形研究

为了克服某雷达用关键大型薄壁壳类件传统加工方法中存在的材料利用率低,生产效率低,零件强度低等缺陷,提出采用等温精密模锻工艺成形,设计了预、终两步成形工艺方案.有限元模拟结果表明:预锻能够合理分配坯料体积,使得终锻充填均匀;终锻成形栽荷大,采用分流思想使成形载荷下降了20.4%.     

7A04超硬铝多孔薄壁筒体挤压成形工艺研究

以一种多孔薄壁筒体为对象,进行了挤压成形工艺研究,运用有限元数值模拟,对多种成形工艺方案进行了比较;分析了成形过程中金属的流动情况,以及该构件成形时可能出现的缺陷,据此对工艺方案进行优化设计,开展了工艺试验。试验结果表明,采用优化后的成形工艺方案,成形出的多孔薄壁构件充型饱满,避免了喇叭口等缺陷,满足了构件的矢量要求。     

柴油机关键件精密成形工艺研究

目的提高柴油发动机关键件泵体铸改锻后的综合机械性能,采用精密成形技术来实现泵体的组织和性能的一致性控制。方法首先通过工艺分析,设计了锻件的形状及其分模方式,建立了锻件的三维实体模型;再根据其工艺方式,设计了模具结构及工艺路线,并对预制坯形状进行了设计。结果经过工艺试制,泵体锻件充型饱满,缺陷得到克服,尺寸精度达到了技术要求,泵体的流线连续,晶粒度达8级,经铸改锻后性能得到了大幅提升。结论通过工艺实验,分析了成形中缺陷产生的原因和控制方法,优化了预制坯设计以及成形关键工艺参数,为确定最终精密成形工艺提供了依据。     

某型号十字轴精密成形工艺分析

目的研究十字轴闭塞式单向温挤压成形的可行性。方法根据十字轴的结构特点,确定了成形方案,并利用有限元技术对成形过程进行了数值模拟分析,然后结合物理实验对工艺可行性进行了验证。结果有限元分析和试验结果相吻合,锻件成形效果较好,没有出现充不满、折叠缺陷。结论采用闭塞式单向温挤压成形工艺,获得了满足尺寸要求的十字轴锻件,成形过程稳定可靠,成形工艺可行。     

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.     

轮毂轴管终锻成形模拟研究

根据某规格汽车轮毂轴管零件的形状尺寸特点,设计了预锻毛坯和2种终锻成形方案,并对所制定的2种终锻方案进行了工艺和模拟分析。2种方案的模拟结果显示,顺序成形过程稳定,变形只局限于端部;一次镦粗变形不局限于变形的端部,在变形结束时有少量金属流入杆部,这将会使端部缺料和杆部出现折叠和缩径缺陷。顺序成形可改善模具的受力状况,成形力有所降低,提高了模具寿命。根据力-行程曲线,应严格控制变形部位金属的体积,实现小飞边精密锻造,避免成形力在成形最后阶段急剧增大,以致损坏模具和设备。     

空心阶梯轴温挤压成形数值模拟

目的研究空心阶梯轴温挤压成形的可行性。方法根据空心阶梯轴的结构特点,确定了成形方案,并利用Deform-3D软件进行了有限元数值模拟分析,对成形方案进行了验证。结果根据模拟结果得出,锻件的成形效果较好,没有出现充不满和折叠等缺陷,尺寸精度也较好。结论采用温挤压成形工艺成形空心阶梯轴,获得了满足尺寸要求的空心阶梯轴,成形过程稳定可靠,成形工艺可行。     

复杂构件锻造预成形坯料设计综述

锻件预成形坯料设计是保证成形工艺顺利进行、获得无缺陷锻件、降低锻造载荷的关键环节。对于大型复杂构件,其预成形坯料形状影响到制坯工艺的周期、成本、预成形组织性能。分别从基于反向模拟技术的预成形坯料设计、基于优化设计方法的预成形坯料设计、基于正向过程分析的预成形坯料设计等方面,评述了复杂构件锻造预成形坯料设计的国内外研究现状,指出了大型筋板类构件的预成形坯料形状要求以及设计方法。     

转向臂锻造工艺研究

针对大头细杆类长轴锻件在用摩擦压力机模锻时,不制坯或制坯不合理造成材料利用率较低的问题,以带深孔的汽车转向臂为对象,对其锻造工艺进行了分析,工艺计算,运用有限元软件模拟了转向臂成形过程,分析金属流动情况、载荷、等效应力/应变等.根据分析结果,确定合理的制坯工艺和制坯尺寸,提高了锻造的材料利用率.     

自由锻电液锤锤杆断裂分析

某5 t自由锻电液锤锤杆在锻打过程中突然发生断裂,采用宏观检验、化学成分分析、金相检验和力学性能测试等方法对锤杆断裂原因进行了分析。结果表明:由于该锤杆活塞和杆的圆弧过渡处未按设计要求做到光滑过渡,机加工刀痕明显,造成该处应力集中严重,促使裂纹源在此处萌生;加之锤杆的力学性能也略低于技术要求,导致锤杆在拉-压载荷的作用下发生了低应力高周早期疲劳断裂。     

Powder Forging of a Motorcycle Connecting Rod

A motorcycle connecting rod is one of the major moving parts affecting the engine performance.The traditional manufacturing process results in material waste and excessive machining.A new method of hot forging P/M has been proposed and studied experimentally.In order to achieve uniform density,the punch was divided into three parts to consolidate the loose powder.The multistage movement of the three parts of the punch,called synchronous compaction,results in the desired uniform density.Powder flow during consolidation was illustrated and the density distribution of the compacts was measured.A set of forging dies with flash was used to produce densification and deformation of the sintered compact.Then a set of flashiess forging dies was designed to obtain the desired shape and dimensions of the connecting rod.The effects of forging temperature and initical compact density on densification were evaluated through hot forging experiments.Based on properties achieved.Fe-C-Cu-Mo was selected as the alloy powder.Through testing and metallographic observation the physical and mechanical properties of the conncting rod produced by the P/M hot forging were found to be superior to those manufactured by the traditional method.     

连杆断裂失效分析及锻造折叠缺陷控制研究

目的 确定连杆断裂失效模式、机理和原因,找到有效预防连杆锻造缺陷的措施。方法 针对连杆断裂失效问题,在对连杆合格件和故障件进行符合性对比试验分析的基础上,对故障件进行断裂失效模式、机理和原因分析,并对连杆锻造折叠缺陷产生类型、机理、原因、条件和时段进行分析。结果 只有在连杆制坯坯料形状与尺寸不合理、制坯坯料在预锻模膛中位置不合理、预锻形状与尺寸不合理、预锻成形打击力或变形速度不合理、终锻形状与尺寸不合理、锻模导向功能失效等多种极端不利因素同时存在的条件下,才具有产生复合型锻造折叠缺陷的可能性。结论 通过连杆锻造过程控制和锻造首锻控制,可有效预防锻造折叠缺陷产生,满足锻件高优质性、高可靠性和高有效性要求。     

Sensitivity Analysis Based Multiple Objective Preform Die Shape Optimal Design in Metal Forging

The multiple objective preform design optimization was put forward. The final forging＇s shape and deformation uniformity were considered in the multiple objective. The objective is to optimize the shape and the deformation uniformity of the final forging at the same time so that a more high integrate quality of the final forging can be obtained. The total objective was assembled by the shape and uniformity objective using the weight adding method. The preform die shape is presented by cubic B-spline curves. The control points of B-spline curves are used as the design variables. The forms of the total objective function, shape and uniformity sub-objective function are given. The sensitivities of the total objective function and the sub-objective functions with respect to the design variables are developed. Using this method, the preform die shape of an H-shaped forging process is optimally designed. The optimization results are very satisfactory.     

气门座圈粉末锻造工艺的数值模拟与实验

目的研究气门座圈的粉末锻造工艺,提高产品的致密度。方法通过建立气门座圈粉末锻造数值模型,分析锻造过程中相对密度的变化过程,研究预制毛坯初始相对密度、锻造加热温度和成形速度对致密化的影响。在此基础上进行粉末锻造实验,并与模拟结果比较。结果随着预制毛坯初始致密度、加热温度的增加以及成形速度的降低,粉末锻造致密度化所需的成形力降低;预制坯初始密度对锻件密度均匀性影响最为显著。经过粉末锻造后的气门座圈,密度从6.6 g/cm~3提高到7.46 g/cm~3,致密度达到96.4%。结论相比传统压制-烧结工艺,粉末锻造可以大幅度提高气门座圈的致密度。     

Optimal Preform die Design through Controlling Deformation Uniformity in Metal Forging

A finite element based sensitivity analysis method for preform die shape design in metal forging is developed.The optimization goal is to obtain more uniform deformation within the final forging by controlling the deformation uniformity.The objective function expressed by the effective strain is constructed.The sensitivity equations of the objective function,elemental volume,elemental effective strain rate and the elemental strain rate with respect to the design variables are constituted.The preform die shapes of an H-shaped forging process in axisymmetric deformation are designed using this method.