转向节成形工艺参数数值模拟研究

采用有限元法对小霸王轻型卡车转向节终锻成形过程进行研究,利用Pro/E对转向节及其模具进行三维建模,运用Deform进行闭模终锻分析,通过改变模具型腔杆部与墩头过渡圆弧半径及耳部拔模斜度参数的大小,对比不同参数对终锻过程中锻压力变化规律和应变、温度分布规律的影响,优化出了合理的模具参数:杆部与墩头过渡圆弧半径为5 mm左右,耳部拔模斜度为5o左右.     

基于遗传算法的锻模阻力墙结构多目标优化设计

针对传统模锻工艺中飞边槽结构的不足,在综合常规飞边槽与楔形飞边槽优点的基础上,提出锻模新型飞边结构形式--阻力墙.以减少模具磨损和降低成形载荷为目标,通过优化分析得到最佳阻力墙结构参数,为阻力墙的应用提供设计依据.应用拉丁超立方方法对阻力墙结构参数进行抽样,对所得样本进行有限元模拟.将模拟结果作为响应,以阻力墙结构参数为变量,分别建立模具磨损和成形载荷的Kriging模型.基于上述近似模型,采用线性加权法将磨损Kriging模型和载荷Kriging模型转化为单目标函数,利用遗传算法进行全局寻优,得到优化的阻力墙结构参数.采用该方法,充分利用Kriging模型适合计算机仿真的优点,并利用遗传算法适合求解隐式函数优化问题的特点.以曲轴为例,验证了阻力墙的优化设计应用.     

控制臂模锻成形工艺优化设计

控制臂现阶段成形工艺多、生产效率低、劳动强度大,并且材料的利用率低于50%。通过对控制臂三维几何模型的建立,采用辊锻制坯工艺,结合控制臂的形状特点,合理的设计弯曲模。利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对模锻成形过程进行数值模拟,对终锻模进行了优化,提出了带阻力墙终锻模,通过数值模拟分析得出合格的锻件,并且材料利用率提高至70%。     

汽车锻件加工新技术：汽车后桥从动锥齿轮坯锻造生产技术（二）模具

四、汽车后桥从动锥齿轮坯锻造模具 1.开式模热模锻模具 EQ140汽车后桥盆齿轮坯模锻成形工步为镦粗、预锻、终锻和热冲切连皮及飞边。因此,在80MN热模锻压力机的模具上布置镦粗台、预锻模膛和终锻模膛,模具总体结构可采用窝座式模架。模具的主要零部件包括上、下模架、中间垫板、上、下模块、紧固压板及导向装置。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计及有限元模拟

为了提高产品的质量和工作效率并降低生产成本,需对预制坯进行合理的预成形设计.根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法--类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,并利用商用有限元软件MSC/SuperForm对上述预制坯的等温成形过程进行数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件终锻结束时各个部分的等效应变分布以及预锻和终锻的变形程度分配.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘三部位以及整体盘件最大等效应变和最小等效应变的比较与分析,以及预锻变形量和终锻变形量的比较,并参考模具法向和切向的受载情况,认为选择3号预锻模为最佳方案.结果表明,该方法克服了传统方法精度低、耗时和耗力等缺点,其结果可靠.     

齿轮冷精锻工艺预锻模具齿形优化设计

在直齿圆柱齿轮两步成形冷精锻工艺中 ,预锻模具齿形设计对改善材料填充性能 ,降低成形载荷具有重要意义。本文采用正交试验法与数值模拟技术相结合的方法 ,来解决预锻模具型腔优化设计问题。选取了描述预锻模具几何形状的 3个参数作为影响因素 ,以预锻终锻总载荷值为指标 ,通过有限元模拟分析来获得虚拟试验结果 ,最终确定预锻模具型腔几何形状参数的最佳值 ,为提高齿轮精锻成形质量提供有效依据。     

差速器壳体锻造工艺研究

为提高差速器壳体的模具寿命,本文研究了该零件在80kJ电液锤上的锻造工艺。结果表明,由于预锻工艺设计不合理,锻模表面温度显著上升,模具容易出现热裂纹。本文优化了预锻工步设计,提出了25MN螺旋压力机模锻的新工艺。数值模拟结果表明,新工艺可以降低终锻模膛的表面热应力和磨损速度,提高模具寿命。     

5CrNiMo锤锻模具补焊工艺方法

锻钢曲轴毛坯的锻造工艺复杂、精度要求较高,需要高质量的锻造模具来保证.其中锤击设备上的终锻模具尤为重要,由于模具在工作过程中要经受巨大的冲击负荷和反复的冷热交替,很容易产生冲击疲劳断裂和热疲劳裂纹,对锤锻模具的修复补焊工作就显得较为重要.因此总结出一套对锤锻模进行的补焊工艺措施,经实施后,效果较好,可供同行参考.     

薄壁深长筋履带下板体成形工艺研究

为满足履带式装甲车辆高机动性、轻量化的发展需求,对薄壁深长筋履带下板体进行了成形工艺研究。应用DEFORM软件,对下板体的加强筋成形和锻造成形进行了模拟分析,依据分析结果进行方案设计与改进,最终确定了薄壁深长筋履带下板体成形的最佳工艺方案:用65mm×360mm的原料在预锻模膛上轻压一下→终锻→切边→再加热→终锻→切边。     

齿轮锻件预锻坯尺寸计算

有轮辐的齿轮锻件在闭式模锻成形时有时需要先预锻,使坯料金属在终锻模膛中合理分布以利于成形。预锻坯尺寸是否合理对终锻成形有很大影响。如预锻坯外径过小,则轮缘难以充满;如预锻坯外径过大,则轮毂难以充满并产生较大毛刺。对于怎样确定预锻坯尺寸,许多人都是凭经验并在生产中进行调整,这就带有一定的盲目性,影响生产效率。造成不必要的浪费。本人根据金属变形特点和实践经验,总结出一套计算方法供大家参考。     

A Study on the Warping Problems of Thin Flange under the Radial Forging Processes by FEM and Experiments

During metal forging, warping can easily occur on the edge of the thin flange, causing it to fold, affecting the sustainability of the application of the flange. This investigation proposes a chamfer design for the die and the taper design for the ring gap, to eliminate warping. First, the radial forging process of work-hardened materials is simulated, the phenomenon of flange warping is analyzed, and the accuracy of the simulation is experimentally verified. Secondly, the materials, lubricants and the height of the ring gap of the die are set as fixed parameters, and the analytical results for dies with rounded corner, chamfered and a tapered of the ring gap, are compared. The experiments and simulation confirm that the problem of flange warping can be solved effectively. The results are as follows.When the die has a rounded corner and R=2 mm, serious warping and breaking creases are observed alongs the rim of the flange. When the die is designed with a chamfer, experiments and simulation both demonstrate that warping is reduced slowly as the chamfer value increases. When the die corner has a radius of R=2 mm, and has a taper shape between the rounded corner and the ring gap, experiments and simulation both indicate that warping declines as the tapering increases. However, as the contact area between the raw material and the die increases, its forming load increases with the taper angle. All of these results indicate that the solution to the warping problem proposed herein is feasible and effective, and that the results of this study represent useful references for design dies for radial forging.     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

基于预成形设计和分流技术的锻造螺旋锥齿轮工艺改进和试验

齿形充满不充分和成形载荷过大是螺旋锥齿轮锻造近净成形的主要问题。利用弹塑性有限元法模拟螺旋锥齿轮从动轮一火两锻的半闭式锻造过程,提出通过优化预成形件面锥形状以改善轮齿端角隅部位填充不满的现象,运用正交试验优化设计方法,确定预锻件高度、圆弧弦高、圆弧弦角以及圆弧高点离轮齿小端的距离4个工艺因素对轮齿充满程度和成形载荷的影响规律,选出最佳工艺因素组合。在此基础上提出在轮齿小端设计分流腔的模具结构,以进一步改善齿轮小端角隅充满不理想的现象,对比分析两种工艺方案的成形载荷的峰值,分流锻造成形载荷减小了22.45%。在25MN电动螺旋压力机上进行锻造试验。通过数值模拟和试验结果的对比分析,验证了新工艺方案的有效性。      

Isothermal precision forging of aluminum alloy ring seats with different preforms using FEM and experimental investigation

7A09 aluminum alloy ring seat of airplane is subjected to isothermal precision forging. The influence of the different preforms on flow line, microstructures, mechanical properties, and defects of the forging is comprehensively investigated by means of experiments and FEM. Isothermal precision forging of the ring seat is implemented on the basis of three disk preforms with the height of 15, 25, and 35 mm, respectively. The experimental results indicate that the flow of metal along the radial direction increases with the increase in the height of the preform, and large plastic deformation of metal along the radial direction contributes to forming flow line of the forging. In the case of the preform with the height of 35 mm, the forging exhibits perfect profile, where there exist no defects such as underfilling and folding, while breaking of flow line frequently occurs. Furthermore, the high preform causes the forging to possess finer grain and substructure and consequently contributes to enhancing comprehensive mechanical properties. As a consequence, the preforging preform is appropriately designed so that high-quality forging with perfect flow line can be obtained by means of the optimum process procedure.     

直齿圆柱齿轮精锻成形过程数值模拟及参数分析

采用三维有限元数值模拟方法分析了直齿圆柱齿轮的精锻成形过程，选择模拟表面单元数、加载步长、模数、齿数、齿轮高度等参数进行了多次模拟分析，根据模拟结果对比分析了以上诸参数对成形工艺的影响。确定了适宜的表面单元数目和加载步长值，较好地满足了模拟的需要。从数值模拟结果分析可知，在齿轮其他参数不变的情况下，锻造载荷随模数和齿数的增加而增加，模数的变化对载荷的影响显著；在对高度不同的齿轮成形过程的模拟分析中发现，在成形的初始阶段，高度越小载荷越大，在填充终了阶段，随高度增加载荷稍有增加。     

前滑块锻造工艺分析及数值模拟

分析了前滑块锻件工艺方案及关键技术特点,制定了前滑块预锻、终锻成形工艺方案,采用DEFORM-3D软件对成形过程进行了数值模拟.通过比较分析最终确定了前滑块预锻、终锻的最优方案.模拟结果显示,只有合理地选择坯料形状、制定工步,才能顺利地成形锻件.     

基于Dynaform的圆筒拉深件数值模拟

以Dynaform为模拟分析平台,对典型圆筒件拉深成形过程进行了模拟。用正交实验的方法评定了压边力、冲压速度、凸凹模间隙三个因素对零件成形质量的影响,并得到一组优化的参数值。圆筒件拉深成形相关参数的最优值压边力为20kN,冲压速度为2000mm/s,凸凹模间隙为1.1mm。     

锻造模具的随机疲劳损伤分析

塑性应变控制的低周疲劳失效是锻造模具的主要失效形式，由于受到多种因素的影响，其损伤过程呈现随机性。应用有限元与BP神经网络，建立了一种基于损伤累积理论的锻造模具的随机疲劳损伤分析模型。首先用有限元对锻造过程中模具内的场变量进行分析，由计算结果找到模具的危险部位，认为危险部位失效时的寿命即为模具寿命，并计算出确定性损伤；再考虑模具材料及实际工况的随机性，应用BP神经网络对模具的损伤进行模拟；根据损伤的累积效应，得出考虑随机因素作用下的模具疲劳寿命。以锻造齿轮模作为分析对象，得到不同工况下模具疲劳寿命的频数分布，其分布规律基本服从Weiubull分布。另外，还分析了打击速度对模具寿命的均值和离差的影响及可靠性随使用次数的变化。该 模型可用来对模具进行寿命预测和可靠性分析。     

基于钴基合金覆层的多层金属热锻模原型制备与性能

基于功能梯度材料(FGM)的思想制备多层金属热锻模是提高模具寿命的有效方法。采用焊条电弧堆焊制备了多层金属热锻模的原型试样,试样经焊后热处理后,进行了金相组织分析、显微硬度测试、磨损实验和冲击韧性测试等实验。实验结果表明:钴基合金堆焊层与W6Mo5Cr4V2堆焊层界面冶金结合情况良好;截面显微硬度呈梯度分布,表面钴基合金硬度达到492HV;制备的多层金属试样耐磨性是H13钢耐磨性的2.5倍,冲击韧性处于合理范围。     

装配间隙对大型模锻压机结构刚度的影响

为了便于装配,在大型机械装备的安装中往往需要预留一定的间隙,根据大型模锻压机的几何特征和受载情况,利用有限元分析软件MSC.MARC对模锻压机在不同工况和不同装配间隙下的结构刚度进行模拟分析,探讨了装配间隙对模锻压机结构刚度的影响,并给出降低安装难度的合理间隙值范围.