TC11钛合金叶轮等温锻造过程三维有限元模拟

设计了不同的TC11钛合金叶轮精密成形方案及模具装置,采用三维有限元程序DEFORM-3D对叶轮的等温成形过程进行数值模拟,研究了成形方案、模具结构和坯料形状等因素对成形过程中金属流动规律的影响,给出了不同压下量下锻件内部应力、应变分布情况及不同方案下载荷比较.研究结果表明:采用等温成形技术可整体精密成形出带径向扭曲叶片的叶轮类锻件;采用较细的圆柱形坯料成形可有效地提高金属充填模腔的能力并降低成形所需载荷.模拟结果与实验相符,可有效指导实际生产工艺的制定.     

基于微观组织演变模拟的H型截面锻件模具和制坯研究

利用有限元模拟软件Deform-3D对典型H型截面构件的锻造过程进行数值模拟,并对不同模具和不同高宽比的坯料进行分析,可知采用闭式模具有利于此类锻件的成形,随着坯料高宽比的增大,锻件的晶粒大小、晶粒均匀性和动态再结晶体积分数都有提高,并且能降低成形载荷。利用闭式模具和高宽比较大的坯料能比较好地解决此类锻件成形所出现的粗晶、混晶及动态再结晶体积分数不高等问题,且有利于提高该类锻件的力学性能和生产设备的选择。     

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。     

直齿轮预制分流孔-终锻分流成形

为降低直齿轮精锻成形载荷,提高锻件精度和模具寿命,文章在对闭式锻造成形载荷影响因素分析的基础上,提出在保证齿形充填的同时对中心部位分流降压的成形思路。设计了直齿轮预锻预制分流孔、终锻分流成形的工艺和装置,并采用有限元软件和实验方法分析了该工艺对金属流动和成形载荷的影响。结果表明,该工艺能够通过控制坯料在模腔中的流动,在较小的成形载荷下获得充填完好的锻件。     

行星齿轮闭塞式锻造工艺数值模拟研究

用两种方法对行星齿轮成形进行了模拟研究,采用带凸台的模具结构进行了闭塞式锻造工艺研究。分析了型腔填充规律、载荷曲线特点,分析了连皮位置、坯料尺寸对成形载荷的影响。结果表明:采用带凸台的模具以闭塞式锻造工艺生产的锻件可以节省材料和降低载荷;冲孔连皮位置和坯料直径对成形载荷有一定影响。     

预成形毛坯过渡圆角半径对气门终锻成形过程的影响

采用数值模拟与实验相结合的方法,对气门毛坯的楔横轧-模锻工艺过程进行研究,依据气门毛坯楔横轧成形工艺及终锻成形工艺的要求设计了不同过渡圆角半径的预成形毛坯,采用有限元软件进行数值模拟。分析其成形工艺过程中坯料的金属流动规律、不同过渡圆角半径的坯料所需最大成形载荷,并研究成形过程中坯料与凹模的接触情况。研究结果表明,与锻件过渡圆角相比,毛坯圆角半径与锻件圆角半径越接近,综合效果越好;当毛坯圆角半径过小时,所需的成形载荷也较小,但毛坯过渡圆角处的氧化皮难以清除,且会出现较浅的挤压痕迹;当毛坯圆角半径过大时,成形载荷也越大,产生严重的挤压痕迹,使模具产生严重的磨损,从而降低模具的使用寿命。     

基于响应面法的整体式结合齿齿轮温锻工艺优化

针对整体式结合齿齿轮温锻过程成形载荷大、锻件充填不完整和模具磨损大等缺陷,以DCT250双离合自动变速器中某整体式结合齿齿轮作为研究对象,建立了以模具预热温度、坯料加热温度、摩擦因子和锻造速度为设计变量,以锻造过程成形载荷、齿形模具最大磨损量和锻件成形率为目标的二次多项式响应面模型。通过响应面法与有限元模拟相结合的方法对温锻过程的工艺参数进行优化,从而得到该产品的最优锻造工艺。经过实际生产验证发现,最优锻造工艺能够在较低成形载荷的条件下锻造出合格的锻件,并且齿形模具的使用寿命由最初的1000件提高至4500件,有效提高了齿形模具的使用寿命。     

基于齿端分流工艺的汽车变速器齿轮挤压成形模拟分析

针对汽车变速器齿轮挤压成形过程中模具载荷过大的弊端,本文采用齿端分流工艺对模具结构进行了改进,在上模与坯料接触的端面设置分流槽,引导多余的金属进入,降低了模具的最大载荷。结果表明,相对于未设置分流槽的模具,使用分流槽模具所成形的齿轮锻件齿尖填充完满,而且模具最大载荷显著降低。     

圆柱螺旋齿轮冷精锻成形的三维刚塑性有限元模拟

利用三维造型软件Pro/Engineer Wildfire对圆柱螺旋齿轮及其成形模具进行三维建模;采用带中心分流孔的坯料,使用有限元数值模拟软件Deform-3D对圆柱螺旋齿轮的冷精锻成形过程进行三维刚塑性有限元数值模拟,得到了载荷一行程曲线以及整个成形过程的应力、应变分布以及网格变化情况等;揭示了圆柱螺旋齿轮冷精锻成形过程金属的流动行为及变形力学特征,为圆柱螺旋齿轮冷精锻成形技术在工业生产中的应用提供有效参考.     

某机匣锻件模锻时新的坯料定位方法及坯料优化设计

为解决机匣锻件在成形过程中出现的定位不稳、成形载荷大、材料利用率低等问题,提出了一种新的坯料定位方法,即根据上模形状的不对称性,在坯料的一面设计一个圆滑的斜面与上模相对应,这使得上模与坯料腰部两侧同时接触,防止了坯料的横向滑动,实现了坯料的锻造定位。然后采用有限元数值模拟技术对坯料进行优化设计,研究了不同坯料腰部宽度及坯料厚度对锻件充填率和成形载荷的影响规律。结果表明,新的坯料定位方法的定位效果良好。     

圆柱直齿轮分区局部成形机理分析

圆柱直齿轮冷锻成形载荷大,模具寿命低。为了降低冷锻齿轮的成形载荷,提高模具的使用寿命,本文提出分区局部成形圆柱直齿轮工艺。用三维软件Pro/E建立了圆柱直齿轮锻件及模具模型,通过有限元软件Deform-3D数值仿真了圆柱直齿轮冷锻过程。结果表明:该工艺不仅能保证齿形充填完整,而且可以显著地降低成形载荷。     

轿车齿轮精密成型的有限元模拟及齿形数字化修形

在三维有限元数值模拟软件DEFORM中模拟齿轮冷摆辗成形过程,得到成形过程的金属流动充填规律以及力学量场分布情况,并分析了模具在有预应力工况下,齿轮成形过程的模具受力弹性变形和齿轮出模后的弹性回复规律,绘制出模具弹性膨胀和锻件出模回弹后的齿形曲线。依据凹模的变形规律,在设计齿轮电极时进行预先补偿,从而保证摆辗齿轮的高精度。     

直齿轮冷精锻钢坯卸压孔直径对模具弹性变形的影响

针对直齿轮冷精锻成形过程中，模具因承受较大的成形载荷产生弹性变形，进而影响成形齿轮的成形精度等问题，基于径向分流法设计了不同卸压孔直径的钢坯，建立了坯料塑性成形与模具应力分析的有限元模型，研究了不同卸压孔直径对模具弹性变形的影响。根据模具型腔的弹性变形量，采用反补偿法修正了齿模齿廓曲线，并比较了修正前后锻件的变形量。结果表明：随着卸压孔直径的增大，模具弹性变形量先增大后减小，在卸压孔直径d₀=Φ20 mm时，模具的弹性变形量最小；模具不同高度的齿腔轮廓平面的弹性变形量变化形势一致，但增量幅度不同；上轮廓平面变形量最大且齿根到齿顶波动幅度大，峰值位于齿顶；齿模齿形修正后锻件的弹性变形量减小了28.6%。设计了3组不同d₀的坯料进行成形实验，实验结果与仿真结果基本吻合，通过减小模具弹性变形量可以提高锻齿的尺寸精度。     

坯料外形对镁合金矩形盒拉深成形的影响

用商业有限元软件模拟了在同一套模具和成形条件下不同毛坯外形的镁合金矩形盒拉深成形过程, 依据数值模拟结果,分析了不同坯料外形对镁合金矩形盒拉深成形的影响。结果表明:使用矩形圆角坯料比其他坯料的成形性能好。     

对半轴套管热挤压成形载荷影响参数的探讨

半轴套管属于长轴类空心锻件,根据零件的结构特点和使用要求,确定了热挤压成形工艺方案。采用有限元软件分析了成形载荷的影响参数,主要工艺参数包括坯料加热温度、挤压速度、模具预热温度和摩擦因数等。并运用了正交试验设计方法对模拟结果进行显著性处理。结果表明,挤压速度对成形载荷的影响最为显著,模具预热温度的影响则最小。通过试验验证了模拟的准确性,为实际生产提供了理论指导。     

基于正交试验的闭式挤压工艺参数优化

以农用机械传动部件"流转插头"为例,利用DEFORM-3D软件对挤压成形过程进行分析,揭示了该类316L不锈钢锻件的热锻造成形载荷和热磨损的变化规律。基于正交试验法全面分析了坯料初始温度、模具初始温度、打击速度、模具硬度对成形载荷和模具磨损深度的影响规律。结果表明:4组因素中,打击速度对成形载荷的影响最大,模具硬度对模具磨损深度的影响最大;综合考虑4个因素的模拟结果确定了最优方案,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、打击速度为0.3 m·s~(-1)、模具硬度为62HRC。实际生产发现,按照最优方案中的初始温度和打击速度能够生产出质量合格的锻件。     

坯料外形对镁合金矩形盒拉深成形的影响

用商业有限元软件模拟了在同一套模具和成形条件下不同毛坯外形的镁合金矩形盒拉深成形过程．依据数值模拟结果，分析了不同坯料外形对镁合金矩形盒拉深成形的影响。结果表明：使用矩形圆角坯料比其他坯料的成形性能好。     

基于响应面法（RSM）的锻造预成形多目标优化设计

以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response surfce Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究.首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论.其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计.结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计.     

铝合金双层杯件冷挤压成形工艺模拟研究

针对铝合金双层杯件的结构特点,提出了闭式冷挤压成形工艺方案,并研究了不同坯料形状对成形过程的影响。采用有限元模拟软件对双层杯件成形过程进行了数值模拟,比较分析了不同坯料对变形过程中的金属流动、应变以及载荷曲线等的影响,预测了该双层杯件成形过程中的缺陷及产生原因,得出了最优成形工艺方案,可获得高质量、高精度的锻件,实现近净成形。     

空心圆柱斜齿轮正挤压数值模拟研究

针对空心圆柱斜齿轮的几何特点,利用有限元软件Deform-3D对其闭式模锻工艺和空心坯料正挤压工艺进行模拟分析;利用有限元软件模拟在不同凹模入模角下的正挤压成形过程。结果表明:采用正挤压工艺比闭式模锻更合理;当凹模入模角为80°左右时,可得到几何形状满意的齿轮锻件,成形效果最好,适合空心斜齿轮的正挤压。该研究结果对空心圆柱斜齿轮精锻成形工艺的应用有一定的参考价值。