轮毂轴管终锻成形模具设计技术

根据某规格汽车轮彀轴管零件的形状尺寸特点,设计了预锻毛坯和终锻成形方案,并对成形方案进行了工艺和模拟分析.模拟结果显示,金属变形仅局限于端部,金属能正确成形锻件形状,杆部不再发生变形,其内孔的斜面形状保持不变,冲头的长度可适当减短.设计了终锻成形模具,模具采用楔块结构,使凹模能左右开启,从而使锻件脱模容易.该模具结构使锻件的外形略去拔模斜度,材料利用率提高约12.5％.该成形方案合理可行,对生产有一定的指导意义.     

滑动叉模锻成形技术北大核心CSCD

叉类锻件的工艺难点是劈叉,其材料利用率一般较低。通过分析某一型号短空心轴滑动叉的外形和金属分布规律,提出了弯曲成形U形叉、挤压成形空心杆的模锻思路,制定了5步模锻工艺方案。预锻成形时进行弯曲和挤压复合变形,毛坯在凸模作用下弯曲为U形,并挤压成形部分杆部;终锻成形时,利用预锻件的外形定位,挤压成形空心杆部,并对U形叉进行整形。模拟了预锻和终锻成形过程,验证了理论分析的正确性。根据制定的成形方案,设计制造了锻模,并模锻成形出合格的锻件。该方案避免了开式挤压劈叉工艺造成的材料流动不均匀的问题,同时成形了空心杆部、降低了金属消耗和机械加工量,而模锻成形产生的飞边和冲孔连皮可利用模具切除。相对于坯料水平分模开式模锻,该方案材料利用率提高约15%,对生产具有一定的指导意义。     

一种车用法兰盘零件的锻造工艺研究及模具结构优化北大核心CSCD

为解决一种车用法兰盘零件传统制造工艺效率低、材料利用率低、生产成本高、产品使用性能差等问题,设计了一种3工位热模锻成形工艺,依次经预成形、预锻、终锻成形。为保证工艺质量,利用Deform-3D软件对法兰盘零件的成形过程进行了模拟,根据金属变形过程确定了工艺中的隐藏缺陷;对预锻模具结构进行了优化,提出了两种改进方案,同时依次进行了成形检验,并对比了改进后两种方案的终锻件的温度分布、预锻和终锻工位的锻造力及模具磨损情况。结果表明,改进后工艺可解决锻造缺陷,并且采用改进方案2,对法兰盘锻件质量的提高和模具寿命的延长更有帮助。最后,进行了法兰盘零件的热模锻试验,得到了符合预期的法兰盘零件,有效解决了目前面临的难题。     

气门毛坯局部镦挤终锻成形工艺研究

根据气门毛坯楔横轧-模锻成形工艺中楔横轧和终锻工艺特点及要求,设计了不同初始直径的预成形坯料,运用DEFORM-2D软件对其终锻时的局部镦挤成形过程进行数值模拟,获得了终锻成形中头部金属将同时产生径向和轴向流动、轴向流动导致杆部增长以及工件内变形分布等规律,根据杆部增长量与预成形毛坯形状尺寸及成形条件的关系,确立了预成形毛坯的设计原则,采用终成形实验验证了预成形毛坯设计的正确性.实验表明,楔横轧-模锻工艺能获得高组织性能的气门毛坯.     

管坯模锻成形轮毂轴管模拟分析

根据某规格汽车轮数轴管零件的形状尺寸特点,分析了采用管坯模锻成形的可行性,对所制定的成形工步的聚料工步和终锻工步进行了模拟分析.结果表明,聚料工步设计正确;终锻成形的两种方案中顺序成形过程稳定,成形力有一定程度的降低,这将会改善模具的受力状况,提高模具的使用寿命.     

汽车万向节叉热挤压成形的数值模拟分析

采用刚粘塑性有限元法对万向节叉热挤压成形过程进行数值模拟分析,综合考虑了变形、热传导、变形生热、摩擦生热等多个因素,得出了成形过程中金属流动变化的3个阶段。研究了摩擦条件和终锻温度对成形力的影响,得出良好的润滑条件和给模具进行预热,能够有效的控制成形力,有利于金属的流动及提高模具寿命。     

中空气门毛坯的终锻过程研究

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺中的终锻成形过程进行研究。根据管坯轧制成形和气门终锻工艺的要求,设计不同初始尺寸的中空气门毛坯,借助有限元软件Deform-2D对其在不同成形条件下的终锻过程进行模拟。模拟结果表明:终锻成形过程中毛坯头部金属主要沿径向流动并伴有少许轴向流动;金属轴向流动将使得毛坯头部材料减少,可能导致模具型腔充填不满,需要对头部进行适当的体积补偿;摩擦系数对杆部伸长量影响可以忽略。依据中空气门毛坯形状尺寸及成形条件的关系,获得了合理的毛坯形状尺寸,借助试验验证模拟结果的可靠性。试验结果表明,采用楔横轧-模锻工艺成形的中空气门产品具有良好内部流线,且组织性能高。     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的，分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点，设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构。在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮，预、终锻模具设置了阻力墙结构，上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果。利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM＊3D，对改进的工艺进行仿真分析，仿真结果有效的验证了工艺方案。模拟预测了预、终锻成形力分别为39．9MN，终锻为56MN，设备63MN有富余。模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满。基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制，经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求。     

微车曲轴锻造工艺开发及模具设计

以微车内燃机用曲轴的成形工艺开发为目的,分析了该规格曲轴成形可行性及工艺难点,设计了预、终锻件形状及预、终锻模具结构.在预锻件平衡块的内侧设计了厚度为15mm的工艺连皮,预、终锻模具设置了阻力墙结构,上述两项工艺改进有效的保证了终锻件的成形效果.利用金属塑性成形仿真软件DE-FORM-3D,对改进的工艺进行仿真分析,仿真结果有效的验证了工艺方案.模拟预测了预、终锻成形力分别为39.9MN,终锻为56MN.设备63MN有富余.模拟显示终锻件的平衡块顶端完全充满.基于模拟验证的工艺和设计的模具进行生产试制,经检测曲轴锻件产品的尺寸及性能完全达到了设计要求.     

基于数值模拟的转向节挤压工艺优化

根据转向节的形状特点,分析并概述了其成形过程的金属流动特性和现有成形工艺存在的不足.将现有的自由锻制坯改进为挤压制坯.提出了一种新的成形方案为:下料—加热—摔杆—挤压制坯—预锻—终锻.应用三维有限元模拟软件Deform对转向节成形过程进行了数值模拟.针对杆部的折叠缺陷,分析其产生原因,提出增强法兰盘结构强度的解决方案,对挤压下模进行了改进.结果表明,所得终锻件各部位充填饱满、飞边均匀且无折叠缺陷.     

不锈钢管接头成形过程的有限元模拟与实验研究

根据不锈钢管接头的形状结构特点和材料成形性能，确定该零件可采用正挤压——镦粗二次成形和一次正挤压成形两种工艺进行加工。运用有限元软件Deform-3D对确定的成形工艺过程进行模拟分析，得到金属变形和载荷变化等规律，通过工艺实验，验证模拟分析结果。结果表明：采用正挤压——镦粗二次成形时工艺力较小、变形均匀性好，采用一次正挤压成形工艺力大。     

大模数半轴齿轮温精锻成形数值模拟及试验

针对大模数半轴齿轮成形的特点,提出温精锻成形的工艺方案。采用DEFORM-3D有限元分析软件对半轴齿轮的温精锻成形过程进行数值模拟,对影响齿轮成形效果的坯料形状、模具运行速度、坯料加热温度及模具预热温度进行模拟分析;分析坯料在成形过程中的金属流动规律、应变分布、温度场分布,得到了模具载荷-行程曲线;试验验证了该温精锻成形工艺的可行性,为半轴齿轮实际生产工艺的改进提供了参考。     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

铝合金锻件成形工艺及三维有限元分析

为了揭示叶轮件模锻成形过程中金属的变形流动规律,采用有限元模拟对不同形状坯料成形过程的塑性变形流动行为进行对比分析.结果表明:叶片处是较难以充填成形的部位,且随着截面位置的下移,金属向该处型腔充填流动的趋势更为显著;与圆柱形坯料相比,阶梯形坯料成形过程中叶片部位更易于被充填成形,金属流动的均匀性也较好;通过工艺实验验证了利用阶梯形坯料可一次性成形出尺寸精度和性能均符合设计要求的叶轮锻件.     

十字轴小飞边精密成形工艺

针对十字轴热模锻成形过程中飞边大、成形力大的问题,根据十字轴形状尺寸及锻造成形工艺特点,提出十字轴小飞边精密成形工艺。采用Deform-3D对十字轴小飞边精密成形工艺过程进行数值模拟,对模拟成形的十字轴锻件及其金属速度场、等效应变、模具载荷-时间曲线进行分析。模拟结果显示,十字轴锻件成形完整,金属流动均匀,模具载荷减小。结合模拟结果,设计制造模具进行十字轴成形工艺试验。试验得到的十字轴锻件,填充饱满,无折叠、表面裂纹等缺陷,飞边明显减小,与模拟结果一致。结果表明:改变十字轴热模锻成形工艺,采用十字轴小飞边精密成形工艺,使锻件飞边减小,锻造过程成形载荷降低。     

STUDY ON THE NUMERICAL SIMULATION OF MULTI-STAGE ROTARY FORGING OF A NON-AXISYMMETRIC PART AND THE CAE ANALYSIS OF THE DIE STRENGTH

Traditionally a rotary forging process is a kind of metal forming method where a conic upper die, whose axis is deviated an angle from the axis of machine, forges a billet continuously and partially to finish the whole deformation. For the rotary forging process simulation, more researches were focused on simulating the simple stage forming process with axisymmetric part geometry. Whereas in this paper, the upper die is not cone-shaped, and the billet is non-axisymmetric. So the movement of the punch is much more complicated than ever. The 3D FEM simulation models for the preforming ＆ final forming processes are set up aider carefully studying the complicated movement pattern. Deform-3D is used to simulate the material flow, and the boundary nodal resisting forces calculated by the final stage process simulation is used to analyze the final forming die strength. The CAE analysis of the die shows that the design of the final forming die is not reasonable with lower pre-stress which is easy to crack at the critical corners. An optimum die design is also provided with higher pre-stress, and verified by CAE analysis.     

汽车发电机爪极闭式热锻一步成形工艺研究

为了得到少无切削的爪极锻件,在对爪极零件传统成形工艺和零件结构分析的基础上,提出了爪极闭式热锻一步成形工艺及对应的模具.建立了关于该成形工艺的三维热力耦合有限元分析模型,并通过Deform-3D对其进行了热模拟,得到了变形过程的坯料变形、材料流动情况和载荷行程曲线,结果证明了爪极闭式热锻一步成形的可行性.     

机匣体多向模锻的热力耦合数值模拟

机匣体是枪械上的一个关键零件,其质量对枪械的整体性能有着非常重要的影响.机匣体的材料为LC4超硬铝合金,该合金的塑性差,变形流动阻力大,且具有速度敏感性.对机匣体锻件的结构特点及相对尺寸关系进行了分析,指出多向模锻是成形该锻件的优选工艺方案.制定了多向模锻工艺方案,设计了辊锻毛坯和多向模锻模具,并采用DEFORM-3D对终锻成形过程进行了数值模拟,分析了变形过程及温度场的变化规律.根据模拟结果进行了工艺试验,最后得到了合格的样件.证明了采用该工艺方案可以很好地保证成形温度,提高材料塑性,解决其成形困难的问题,同时也证明数值模拟的正确性.     

异形触指冷镦成形工艺及模具结构

通过对异形触指的成形工艺及模具结构分析,提出了该零件成形时存在的问题及比较合适的毛坯形状,并用Defom-3D进行数值模拟,为类似零件的冷锻成形探索了一条行之有效的途径.     

活塞尾锻造工艺分析及数值模拟

详细分析了活塞尾锻件模锻工艺方案及关键技术特点，提出了闭塞制坯、终锻成形及切边工艺方案，并用Deform-3D软件进行有限元模拟分析。模拟结果显示，只要在两工步间合理分配变形量，即可顺利成形锻件；同时，斜底凸模较平底凸模更容易制坯。该工艺方案可行，能保证生产时工艺的稳定性。