基于数据模拟的锻造预成形优化设计系统集成

净形和近净形制造要求锻造成形设计不权要实现产品的形状，而且要实现材料，能耗，锻件质量等目标优化，仅仅依靠经验已不可能达到优化设计的要求，必须借助于数值模拟中包含的丰富的信息来指导设计，本文提出了基于数据模拟的锻造预成形优化设计系统框架，针对现有的设计和分析工具功能强大却相对独立的特点，提出了可实现预成殂优化设计的设计和分析工具集成的方法。     

轴承套圈锻造工艺过程数值模拟研究

采用数值模拟技术对圆锥滚子轴承套圈闭式锻造成形过程进行了数值模拟,分析了成形载荷、速度场及等效应力等。并对闭塞式成形工艺过程进行了模拟与分析。对锻造工艺进行了改进,提出了轴承套圈旋压成形工艺。结果说明,闭塞式成形工艺成形的轴承套圈,等效应力应变分布较均匀,金属流线沿轮廓合理分布,但成形载荷高,对设备要求高,发现旋压成形工艺可以提高生产效率和产品质量,并对轴承套圈锻造生产具有广泛的适应性。     

直齿圆锥齿轮冷闭塞锻造数值模拟分析

轿车上的直齿圆锥齿轮尺寸精度与产品质量要求很高，难以采用常规的塑性加工技术成形。冷闭塞锻造技术是近年发展起来的精密成形技术。以捷达轿车差速器行星齿轮为例，对冷闭塞锻造成形过程进行了数值模拟，分析了成形过程中的金属流动充填规律以及力学量场分布情况，对数值模拟中的一些关键技术问题进行处理，并进行冷闭塞锻造工艺实验研究。结果表明数值模拟分析准确，冷闭塞锻造工艺与模具设计合理，液压模架工作稳定可靠。     

轴承套圈锻造数值模拟

运用MSc—Marc软件对轴承套圈锻造加工进行了数值模拟分析，以金属成形理论和有限元方法基本原理为基础，建立了热力偶合刚粘塑性锻造模型。以第二代轮毂轴承外圈锻造为例进行模拟分析，对预成形模型的实验和模拟结果作了对比，提出产生过大锻造力的一个原因是最终成形阶段工件在模腔内分布不均使变形速率急剧增加，提出了预成形坯的设计优化准则，依此设计的第二代轮毂轴承外圈的优化预成形结构、锻造力比传统设计下降了一半以上。     

3维复杂成形数值模拟边界界面约束处理技术研究

边界界面动态接触约束与接触判断是3维复杂体积成形有限元数值模拟的关键技术问题之一。探索了3维复杂成形数值模拟接触状态搜索、接触摩擦以及界面滑动约束处理技术，提出基于模具型腔B样条曲面描述的接触状态区域层次搜索算法，以及引入边界摩擦与滑动约束的矩阵变换法，并进行了数值实验与齿轮镦锻成形有限元分析。     

基于数值模拟的锻造预成形优化设计系统集成

净形和近净形制造要求锻造预成形设计不仅要实现产品的形状,而且要实现材料、能耗、锻件质量等目标优化。仅仅依靠经验已不可能达到优化设计的要求,必须借助于数值模拟结果中包含的丰富的信息来指导设计。本文提出了基于数值模拟的锻造预成形优化设计系统框架,针对现有的设计和分析工具功能强大却相对独立的特点,提出了可实现预成形优化设计的设计和分析工具集成的方法。     

径向锻造718镍铬合金的数值模拟

数值模拟对轧制、锻造及挤压：等体积成形过程的研究具有重要作用,我们模拟常用材料的成形过程是为了还原材料，并且找到可能的缺陷。在近来的研究课题中，几种变形材料如镍基合金引起了我们极大的兴趣,为了采用尽可能少的成形道次得到坯料形状,必须优化成形条件,由于径向锻造机不能过载，718合金的成形性能受到，限制。就径向锻造而论,该设备的工艺参数，例如温度、锤头速度、坯料进给速度、锻件旋转角度、锤头形状及摩擦等必须精确协调。变形过程的结果随设备工艺参数而变化，本文利用DEFORM 3D COGGING（tm）模拟718合金的径向锻造。坯料经过4道次从大约280mm的原始直径锻造成最终直径224mm。由于坯料在第一道次后弯曲,使得数值模拟很复杂。弯曲的原因主要由锤头、操作机与坯料的接触情况引起。于是，一些合适的参数如单元数、网格对称性、操作机的位置及移动距离需要精确设定。此外，还需要改变锤头的运动性能。在成形过程中，需要研究成形力、温度和金属流动。     

TC4合金叶片精锻过程的二维数值模拟

采用刚塑性有限元法对钛合金精锻叶片的锻造过程进行了二维有限元数值模拟。在数值模拟过程中 ,考虑了摩擦边界的作用和畸变网格的局部重划分。根据数值模拟结果 ,研究了不同锻造工艺参数 (变形温度、变形速率、压下量等 )对叶片锻造过程中的变形力、应力和应变变化的影响规律。     

轴承套圈锻造过程的计算机仿真研究

本文运用MSC-Marc软件对轴承锻造加工过程进行了计算机仿真.以金属成形理论和有限元方法基本原理为基础,建立了热力偶合刚粘塑性轴承锻造模型.包括对材料特性进行了完整的描述,确定了成形模拟中体积不可压缩实现方法.以二代轮毂轴承外圈锻造为例进行模拟分析.模拟分析中进行了冲头力的计算及对两次预成形模型的实验和模拟结果的对比;提出了产生过大冲头力的一个原因是最终成形阶段工件在模腔内分布不均使变形速率急剧增加;分析了工件应力和模具结构的关系及其优化问题,对冲头的倒角圆弧半径作了优化;对温度效应、表面质量和金属流线等锻造设计有关问题作了讨论.提出了预成形坯的设计优化准则,以此设计了二代轮毂轴承外圈的优化的预成形结构,冲头力比原设计下降了一半以上.     

锻造成形有限元数值模拟技术

数值模拟是目前塑性成形分析最有效的方法.通过有限元数值模拟,可以预测金属流动规律,获得应力场、应变场及温度场等场量分布及变化,进而揭示出复杂的变形机理.介绍锻造成形有限元法以及模拟中的关键技术,并以基于DEFORM软件的热-力耦合模拟实验为例,探讨了数值模拟技术在工程实际中的指导意义.