变速箱长柄法兰轴工艺分析及模具关键结构设计

目的 根据长柄法兰轴的结构特点,制定一套产品的成形工艺方案并投入到生产中。方法 法兰轴是双离合器变速器输出端与差速器连接的重要零件,其形状复杂,成形难度较大,根据产品的特点,制定温锻–冷锻联合成形的工艺方案。针对温锻工序中锻件内腔难以充满的问题,利用DEFORM对工艺中的关键步骤进行模拟仿真,并根据模拟结果对模具进行补偿设计,使锻件内腔底部与模具之间的间隙降至0.3 mm以下。考虑到金属的剧烈流动会加重模具的磨损,设计一套模具润滑系统,以提高模具的使用寿命。而锻造过程中模腔内形成密闭空间,压缩的空气会阻碍金属充填型腔,因此,在凹模与凸模上设计出一套模具排气系统,以避免塌角缺陷的产生。结果 实现了长柄法兰轴工件的工业化生产,生产效率可达每分钟12.5只。结论 根据数值模拟的结果对模腔面进行优化,设计了一套模具的润滑结构与排气结构,避免了锻造缺陷的产生,为双离合器变速箱长柄法兰轴产品的温冷锻工艺生产提供了经验依据。     

蓄能器外壳温冷复合挤压预成形设计

目的研究消除蓄能器外壳底部冷挤开裂的预成形设计方案。方法对原成形工艺过程进行数值模拟,发现冷挤凹六角星时裂纹发生位置的损伤值较大。为消除底部凹六角星开裂问题,提出在原工艺温反挤成形阶段进行筒底凹六角星处的凹圆台预成形,以降低后续冷挤凹六角星时该区域的流动变形程度。结果通过具有不同圆台高度和凸台锥角的预成形设计方案成形过程的对比分析,给出了合理的凹圆台预成形设计方案。采用改进方案进行冷挤凹六角星时,裂纹发生处的损伤值显著降低,且筒底六角星区域的损伤值分布更均匀。结论采用预成形挤压方案可有效消除蓄能器外壳底部开裂,产品成品率达到100%,生产质量得到了保证。     

汽车转向节臂端部冷精整工艺优化

目的 得到单向压缩冷精整的精整量与预变形孔半径和深度之间的变化规律,以及摩擦因数大小同回弹量之间的关系。方法 对转向节臂端部锻件上下表面进行预变形凹槽孔处理,并建立锻件单向压缩冷精整的弹塑性有限元模型,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟仿真,分析摩擦因数对表面质量的影响,得到优化后的工艺参数,并进行实验验证模拟结果的准确性。结果 摩擦因数越大,冷精整后的转向节臂端部锻件的鼓形越明显。在精整量为1 mm的情况下,当预变形凹槽孔的半径为4 mm、深度为0.3 mm、单向压缩量为1.1 mm、摩擦因数为0.2时,能够得到最好的表面质量。结论 当摩擦因数相同时,预变形凹槽孔的半径越大,径向位移越小,而回弹量基本保持不变。     

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。     

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。     

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。     

摆线液压马达内花键输出轴冷锻成形工艺与模具研究

目的 为了提高摆线液压马达内花键输出轴零件的加工效率及材料利用率、降低生产成本,提出一种冷精密成形的工艺与模具。方法 首先分析了摆线液压马达内花键输出轴的形状特点,初步制定了三工序冷挤压成形工艺：正挤细杆—反挤深孔—反挤花键孔,并通过数值模拟和实物实验对该成形工艺进行分析验证。在工艺实验中发现,采用线切割方法加工的第3序通体花键形状冲头,在与冲头套下端面交界处极易发生断裂。因此对花键冲头的结构和加工方法进行了调整,将冲头整体设计为圆柱台阶状,头部采用电火花加工方法加工一段花键形状,花键与圆柱部分采用锥角过渡。结果 实验结果显示,锻件成形工艺稳定,成形锻件精度较高,改进后的冲头寿命较高。结论 内花键输出轴成形工艺可行,改进的冲头结构降低了冲头产生应力集中的风险,提高了抵御偏载力的能力,成形工艺与模具满足了批量生产的考核。     

基于双向渐进结构优化的叶片锻件预成形设计

为了实现体积成形的预成形优化设计,基于双向渐进结构(BESO)优化的思想,提出了一种针对体积成形预成形设计的新方法——拓扑优化法,并详细给出了该方法的优化策略、单元增删准则、插值处理等关键技术.利用自行开发的优化程序,结合DEFORM-2D有限元模拟软件,以理想充填模腔、最小飞边状态为目标,以静水压力的大小作为单元的增删准则,从毛坯的欠填充状态出发,对二维叶片锻件的预成形结构进行了优化设计.优化结果表明:该方法算法原理清晰明确,实现方便,整个过程集成化后,从模拟到优化均可实现自动进行,运行效率高,并具有较高的优化精度.     

管状变截面汽车扭力梁内高压成形工艺

目的 研究管状变截面汽车扭力梁内高压成形过程及其成形质量的关键影响因素。方法 采用数值模拟和试验相结合的方法,重点研究了预成形件形状、内压力通入时机和初始压力值对扭力梁内高压成形的影响。结果 预成形件宽度过大或上模圆角处管坯壁厚过薄,将造成后续内高压合模过程中出现咬边或整形阶段发生破裂等缺陷;在内高压成形合模过程中通入适当内压,可有效避免扭力梁件出现圆弧过渡面塌陷、上下模圆角过度减薄等缺陷。结论 当预成形模具V面下模引导角а介于60°~70°之间、T面下模引导角β介于65°~75°之间时,可以取得较理想的预成形效果;合模过程中即通入32 MPa内压,此时所得扭力梁实体件外观无明显缺陷,成形精度较高。     

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.     

航空接头锻件等温锻压成形工艺

为了提高航空锻件的综合性能,通过等温锻压工艺研究了航空接头锻件的成形过程,采用Deform3D有限元软件对高筋薄壁铝合金航空接头锻件的锻压成形工艺进行了仿真研究,在实验室油压机上开展了缩比(1∶5)锻件的成形工艺实验.研究结果表明:在坯料与模具温度均为450℃、成形速度为0.1 mm/s的等温模锻工艺下,材料变形抗力比常规热模锻降低70%,材料在模腔中的流动性提高,锻件充填完好,锻件变形均匀,应力集中降低;等温锻造工艺可使锻件获得流线顺畅、晶粒细小、力学性能优良的纤维组织,避免了热模锻易出现的涡流、折叠、穿流、充填不满等锻造缺陷;仿真与实验结果吻合,为航空接头锻件锻压成形工艺的制订提供了依据.     

飞机铝合金深锥型面零件多道次充液拉深技术

目的随着新一代飞机在隐身和战斗性能方面的提高,飞机钣金零件的复杂程度和制造精度要求也越来越高。对于深型腔复杂型面零件,充液拉深是一种有效的精密制造方法。方法针对难成形、复杂型面的某型飞机铝合金深锥零件,利用理论分析、有限元模拟和工艺试验相结合的方法,设计了多道次充液拉深技术方案,并建立有限元分析模型。基于等裕量函数法和零件锥面特征,分配并优化了不同道次的材料变形量。结果对多道次充液拉深成形过程中出现的起皱和破裂的失效形式进行了研究,分析了预成形高度,液室压力和压边力等关键工艺参数对零件成形质量的影响,获得了优化的预成形高度和液室压力加载轨迹。结论结果表明,提出的多道次充液成形技术能够实现复杂型面,大拉深比的铝合金零件的整体精确成形,采用优化的工艺参数能够成形出壁厚均匀,表面质量好,锥面精度高的零件。     

Ermittlung von Umformgrenzen beim Freiformschmieden

Determination of forming limits during open die forging The fundamentals of determining the forming limits during open die forging have been investigated in the research project “Vermeidung von Oberflächenfehlern beim Freiformschmieden” (“Prevention of surface defects during open die forging processes”) which was supported by the AiF (“Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen”). The industrially produced material was analysed in the form of cast ingots of two high‐alloyed steels (1.2367 and 1.6957) by compression, tension and torsion tests. The tests showed that the sampling point has a small influence on the materials’ plasticity for the present dimensions of the ingots. Furthermore transformation and precipitation behaviour of the both steels have been determined and additional metallographic investigations have been made to find out reasons of variation of measurements for low forming temperatures. Forming limit diagrams are generated to predict the forming limits of open die forging processes. For this purpose, compression tests and numerical simulations of the compression tests and forging processes were made for crack‐critical temperatures. The points in time of crack initiation of the samples during the compression tests were determined by the acoustic emission analysis and show a high variation of measurements. Thus the forming limit diagrams also have high scatter, an unique forming limit cannot be determined. Instead of that a maximum allowed height‐reduction was determined and checked in open die forging tests in the laboratory under industrial conditions. The results show that the determined limits are very safe because no cracks were generated during the forging of both materials.     

车用2A12铝合金连接锻件变形规律分析与工艺设计

针对某种2A12铝合金车用连接锻件质量差,容易报废的问题,利用Deform仿真系统对该锻件的变形过程进行了模拟分析.根据模拟结果可知,锻件易报废是由于材料相对流动产生折叠引起的.鉴于此,在原工艺基础上增加了预锻工序,预成形后有效消除了材料的折叠缺陷.但同时又出现了锻件顶部枝叉充不满的缺陷,因此对锻模进行了优化,引入了阻...     

给水泵轴横向裂纹分析

某厂生产的给水泵轴在车削加工过程中发现轴中央部位有一条横向裂纹。采用化学成分分析、金相检验和断口分析等方法对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:该裂纹为锻造裂纹,锻造温度偏高可能是引起裂纹的重要原因。     

冷温热结合新工艺成形汽车转向螺杆

介绍了苏州银涛精密锻造公司开发的汽车转向螺杆的冷温热结合新工艺,此工艺是一种由热锻制坯,温锻预成形,冷挤压最终成形相结合的精密成形工艺。该工艺大大提高了汽车转向螺杆的生产速度,材料节约了30%,机械加工时间缩短了70%,经济效益显著。     

Influence of mould design on the solidification of heavy forging ingots of low alloy steels by numerical simulation

Ingot casting of a 6-ton, heat-treatable Cr–Mo low alloy steel was simulated using finite element method in three dimensions. Effects of casting parameters including bottom pouring rate, mould slenderness ratio, mould slope, and height and shape of the hot top isolate on solidification behaviour and crack susceptibility during subsequent hot forging of the ingot were investigated. The simulation model was validated against experimental data of two different ingot mould designs. Influences of the casting parameters on the riser efficiency and possible crack formation in the intersection of hot top and ingot body during subsequent open-die forging of the cast steel ingots were discussed. Results showed that pouring the melt under a constant rate, reducing the mould slenderness ratio, and using a proper design for the hot top isolate would all improve the riser efficiency and thereby possibly reduce crack susceptibility during subsequent hot forging.     

300M钢锻件中的凹坑缺陷及其形成机理

对300M钢制锻件中的凹坑缺陷进行了观察与分析，并对凹坑缺陷的形成机理进行了分析与研究，结果表明，锻件中的凹坑缺陷是在锻造过程中产生的，它是在锻件裂纹延性开裂与扩展时，伴随锻造裂纹的产生，扩展以及微裂纹与空洞形成，连通，圆钝与氧化而形成的。