薄壁钢筒温挤件冷精整成形分析及优化

针对薄壁钢筒温挤件在冷精整过程中出现的内腔顶部凸起现象,采用数值分析手段研究了其成形过程,并应用速度场、应力场和点追踪法对其缺陷形成原因进行了分析。基于正交实验方法,对冷精整过程进行了优化,得到了最佳工艺参数组合,并进行了实验验证。结果表明:该优化结果可完全消除顶部缺陷并减小成形载荷,从而达到改善顶部缺陷的目的。     

防止大型筒类薄壁件冷裂的工艺措施

采取了加强铸件薄弱断面处强度和提高砂芯整体“宏观”退让性八项工艺措施，有效地防止大型筒类薄壁件冷裂纹缺陷     

小型薄壁套管多工位冷镦挤工艺

小型薄壁套管类零件,整体尺寸较小且内外结构复杂,加工方法的选择和成形工艺设计方面是生产该类零件的重点和难点。针对上述难点,采用适合中小型零件批量加工的多工位冷成形加工方法,并根据成形理论分析,初步设计出两种较合理的六工位冷成形方案,对成形过程采用Deform-3D软件数值模拟。得出先反挤压成形薄壁端的最大载荷为5.6×104N,远小于先镦粗成形凸缘的最大载荷;台阶深孔的成形采用杯-杯复合挤压,其损伤值远小于材料的临界损伤值。最终通过生产试验验证模拟结果的最佳工艺,且成形后小型薄壁套管的内部组织分布合理,无冷镦缺陷。     

冷精整直齿轮弹性回复行为研究及模具结构优化

研究了直齿圆柱齿轮冷精整工艺中,冷精整模具尺寸参数对齿轮尺寸精度的影响。建立了直齿圆柱齿轮冷精整工艺的三维弹塑性有限元模型,利用三维有限元模拟软件进行模拟分析,得到了冷精整凹模中,工作带导入角和工作带高度2个参数同齿轮回弹量之间的变化规律,并进一步分析了工作带入口角度对齿形翘曲程度的影响。对直齿轮冷精整工艺进行物理试验验证,所得结果与有限元分析一致,两者间的最大相对误差不超过5%。     

三销滑套冷精整模具改进及模拟分析

三销滑套零件形状较为复杂,若采用常规方法设计冷精整模具,容易出现壳套内柱面成形不饱满的现象。针对该现象,采用等变形量的设计方法,将壳套横截面进行区块划分,给出了冷精整模具的改进设计方案,并采用数值模拟技术对常规与改进方案进行了分析。结果表明,改进方案可以很好地解决该工艺问题。同时,完成了相应的工艺试验,获得了满足设计要求的合格制件。     

基于弹性变形行为的冷精整直齿轮尺寸预测

为预测冷精整圆柱直齿轮的尺寸精度,建立直齿轮及冷精整凹模的弹塑性-弹性三维耦合模型。通过有限元法,分别对冷精整过程中模具的弹性扩张行为和齿件出模后的弹性回复行为进行研究,得到了冷精整直齿轮的尺寸偏差分布规律,即在齿形方向,偏移量是沿着基圆到齿顶圆逐渐增大;在齿向方向,偏移量是自下而上逐渐增大。对直齿轮冷精整工艺进行物理实验,实验得到的尺寸偏差量与模拟结果的分布及变化趋势相一致,两者最大相对误差为8.5%。研究结果对冷精整齿轮的精度预测,及后续的模具修形具有参考价值。     

基于数值模拟的齿轮冷精整齿向精度预测

应用Deform-3D软件对载重汽车用直齿圆柱齿轮进行了挤压成形后的冷精整工艺数值模拟分析,得到了不同精整量下齿轮的齿向误差,进一步总结出精整量对齿向误差的影响规律,并预测出最佳精整量.模拟结果显示齿轮齿向误差随着精整量的增加先减小后变大,当精整量为0.15 mm时齿向误差最小为0.026 mm,此时齿向精度为8级.针对模拟结果进行了冷精整工艺试验并对精整件进行了齿向精度检测,检测结果表明精整后可将齿向精度由11级提高到为8级,此结果与模拟得到的预测结果相一致.     

铝合金薄壁壳体件挤压铸造成形工艺的初步研究

采用挤压铸造法,通过专用模具,对铝合金薄壁壳体件进行了初步成形研究,探讨了模具温度、浇注温度、压力大小及保压时间等对制件成形的影响,并检测了制件的拉伸性能,微观结构以及断口特征等。结果表明,浇注温度是成形成功与否的关键,提高浇注温度有利于充型,720~740℃之间是充型的最佳温度区间。在该温度下成形,制件塑性、强度都能满足使用要求。同时,挤压铸件微观晶粒细小,无枝晶产生;断口呈现韧性特征。     

冷精整直齿轮和组合凹模弹性变形规律

采用有限元模拟和试验研究相结合的方法对倒档直齿轮冷精整成形中凹模和齿件的弹性变形规律进行研究。分别沿齿形方向和齿向方向对凹模和齿件的弹性变形特点进行分析,并将两者综合预测冷精整齿件的尺寸偏差。结果表明,凹模和齿件的弹性变形量沿渐开线齿面呈空间不均匀分布的特性是导致齿件精度低的主要原因。为实现直齿轮的精度控制,提出一种基于厚壁圆筒理论的齿形模具修正方法,利用应力外圈的预应力作用实现模腔修正,并进行试验研究,结果表明模具修正后的试验齿件的尺寸精度达到国标IT6级。     

间接挤压铸造薄壁件充型速度的研究

分析了薄壁铸件在充型过程中存在的两种充型形态,并应用射流理论,讨论了充型过程中影响充型形态的因素,进而指出最佳充型速度应是逐渐加速的;其次从流体力学的角度,对金属液充型过程进行分析,从理论上确定了最佳充型速度应满足的条件;最后,应用导出的方程对具体实例进行计算分析,得出某薄壁平板铸件的最佳充型速度。     

H13钢在冷挤压成型模中的应用

分析了Cr12Mo V钢制冷挤压成型凹模断裂失效的原因,提出了采用H13钢代替Cr12Mo V钢制作凹模思路和方法。H13钢通过锻造、球化退火、提高加热温度等方法得到较高的强度、硬度和良好的韧性,解决了Cr12Mo V钢挤压凹模因韧性不足产生的断裂问题。     

定位偏心轴冷温挤压成形工艺及模具

分析了定位偏心轴的形状特点,针对冷、温挤压各自的特点,采用两者相结合的成形工艺方案.制定了零件挤压成形图,确定了挤压工艺路线.校核了各道挤压工序的变形程度,同时介绍了冷温挤压模具.指出对于一些尺寸精度高、变形程度较大的零件,可采用冷、温挤压相结合的工艺进行成形;同时,在温挤压前,要预先合理地分配材料,以保证零件充分成形.考虑到坯料在温挤压时受到多种因素的影响,可采用冷推挤工序来确保零件关键部位的尺寸精度.     

导向筒挤压成形工艺及模具设计

探讨了导向筒挤压的可行性,对几种工艺方案进行了分析,选择了最优方案并制定了工艺流程,在此基础上设计了导向筒挤压模具。采用冷挤压工艺加工后,提高了零件精度和表面质量,改善了强度和韧性,减少了切削加工量,节约了原材料,提高了生产效率,也改善了零件的组织性能。     

挤压法矫正薄壁焊接圆筒圆度的有限元模拟

提出通过挤压焊缝区金属来矫正薄壁焊接圆筒圆度的方法.借助有限元软件对该方法的矫圆效果进行了模拟,并对其矫正薄壁焊接圆筒圆度的机理进行了分析.模拟结果显示,具有纵缝的薄壁焊接圆筒径向呈“桃形”,尤其两个端部最为显著,经矫圆后,焊接圆筒的不圆度显著改善.利用自制的装置对挤压法矫圆的效果进行了验证.结果表明,对于外径为280 mm、长度为300 mm的2mm壁厚不锈钢焊接圆筒,通过挤压焊缝区金属能够将其端部圆度控制在0.5mm左右.     

液压锁缸体挤压过程的数值模拟

利用Deform软件，对液压锁缸体的成形过程进行模拟，研究变形过程中的金属流动速度场与应力应变情况，分析了挤压过程的压力行程曲线，为工艺改进和优化模具设计提供理论依据。总结出液压锁缸体挤压变形过程规律，并与相关工艺试验结果进行了对比。     

矩形花键轴开式冷挤压成形力的数值模拟研究

成形力大小足决定花键轴开式冷挤压成形工艺成败的关键因素.借助刚塑性有限元软件Deform-3D,采用数值模拟的方法分析了矩形花键轴冷挤压过程中,坯料直径、凹模入模半角及键齿尺寸对花键成形力的影响.模拟计算表明,随着坯料直径的增加以及人模半角的增大会引起成形力显著提高;此外,键齿高度的增加及宽度的减小也会引起成形力增加.工艺实验表明,数值模拟的结果对实际生产可起到指导作用.     

薄壁门窗型材挤压的有限体积分步模拟

研究了有限体积分步求解方法,实现了各分步有限体积模拟系统的数据传递和信息继承.针对薄壁门窗型材制品壁薄且纵向尺寸大的特点,采用了有限体积分步模拟方法对其挤压成形进行了模拟,并与有限元模拟、有限体积一步模拟进行了对比.结果表明:1)有限元模拟往往会因为网格重划分问题造成模拟结果严重失真;2)有限体积法-步模拟又对计算机资源有较高要求,往往会因为内存不足造成计算无法进行下去;3)有限体积分步模拟方法模拟精度最高,可以很好地解决大尺寸薄壁型材制品挤压成形的数值模拟问题.     

现代冷挤压成型技术研究与应用

分别阐述了各种冷挤压新技术的成型原理、特点和基本方法,并对现代冷挤压模具作了必要的论述,并根据冷挤压成型特点,对传统冷挤压成型与新技术的特点与原理以及传统模具结构与现代模具结构做了较详细的分析比较。     

矩形花键冷挤压成形工艺参数多目标优化

针对矩形花键冷挤压成形中出现齿形充填不饱满和成形力过大的缺陷问题,以x1(坯料直径)、x2(坯料初始倒角)、x3(入模半角)为优化变量,采用响应面法结合有限元数值模拟对花键冷挤压成形工艺参数进行多目标优化。根据实验设计结果分别建立了两个目标函数的二阶响应面模型,方差分析结果表明,模型预测精度高并能够较好地描述两个目标函数关于设计变量的响应。在优化范围内得到矩形花键轴成形最优工艺参数为:x1=Ф48.5 mm,x2=20°,x3=15°。将优化后的工艺参数进行实际验证,结果表明:前端塌角量降至0.27 mm,最大成形力降至1300 k N。工艺试验证明了采用多目标优化得到的工艺参数可以获得合格的产品。     

特深孔钢件冷挤压工艺

通过对材料为45号钢连接拉杆的工艺性分析,提出了可行的冷挤压成形方案,在介绍深孔的挤压成形过程中,着重阐述如何防止塑性较差的45号钢变形开裂以及超出设备限定顶出行程时的挤压方法。在此基础上,根据模具的整体结构,设计各工序模具工作部分。最后通过试验证明该工艺的可行性,并对存在问题进行分析,同时提出相应的改进措施。将冷挤压工艺应用在连接拉杆生产中,对同类零件的成形工艺及模具设计具有一定的借鉴作用。