弧齿锥齿轮温锻成形模具温度分析

对弧齿锥齿轮温锻成形过程中齿模温度场进行了分析,研究了摩擦因子、坯料温度、成形速度对齿模温度场的影响规律.结果表明,在成形过程中,齿模型腔齿顶处温度最高,齿根处温度最低.随坯料温度的升高及摩擦因子的增大,模具表层温度升高,成形速度对模具温度影响显著.研究结果可为弧齿锥齿轮温锻成形的模具设计、工艺方案制订提供理论依据.     

基于数值模拟的重汽前梁终锻坯料的优化研究

为进一步优化车轴模锻成形工艺,选取某一型号载重汽车前轴作为研究对象,对滚拔-弯曲后的模锻坯料进行终锻成形工艺数值模拟。本文主要分析了某载重汽车前轴整体热模锻成形过程中影响成形质量的主要工艺参数,应用三维实体建模软件UG设计模锻模具,导入有限元分析软件DEFORM-3D中,建立模锻有限元模型,对弯曲成形后的坯料进行仿真模拟,得出变形区应力应变分布以及金属流动规律,最终获得最佳终锻成形方案,为后续终锻坯料结构改进、各工序工艺参数优化及模具设计提供理论指导。     

基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化北大核心CSCD

针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。     

冷敲花键相邻齿槽之间成形影响的分析

在分析花键冷敲成形原理的基础上,采用ABAQUS/Explicit算法对花键冷敲相邻齿槽成形过程进行了有限元模拟仿真,研究了工件经过不同敲打次数后两个相邻齿槽的应力、应变分布规律。在自行研制的LQ200型冷敲设备上加工花键轴,利用光学显微镜研究冷敲花键不同成形区的显微组织形貌,以及不同成形区的影响层深度。结果表明:冷敲成形属于局部表层成形,敲打齿槽在敲击时应力波扩散到了相邻齿槽,应力波对相邻齿槽齿顶、齿侧、齿根的影响依次减小,敲打齿槽在敲击时对相邻齿槽的应变影响很小;齿顶成形区分度圆以上均为影响区,相比齿侧、齿根成形区,齿顶影响区范围最大;齿侧成形区的影响区深度大约为1 mm;齿根成形区的影响区深度大约为600μm。     

带I型纵筋薄壁构件挤压成形数值模拟与工艺优化

带I型纵筋薄壁构件的结构复杂、壁厚不均,在挤压过程中容易发生金属流动不均匀现象,导致型材发生翘曲变形。针对该问题,采用Hyper Xtrude有限元分析软件,研究了挤压速度、坯料初始温度和模具初始温度等工艺参数对挤压成形效果的影响规律,发现坯料初始温度的增大会使金属流速更加均匀,而过大的挤压速度和模具初始温度会加大金属流速的不均匀性。通过正交试验获得最佳成形工艺参数组合:挤压速度为2 mm·s~(-1),坯料初始温度为480℃,模具初始温度为440℃。最后进行了相应的挤压试验,并成功获得高精度带I型纵筋薄壁构件样品。该研究工作为此类构件的挤压成形工艺及模具的优化设计提供了理论参考。     

楔横轧梯形螺旋齿轴金属流动规律

分析金属流动规律,是研究楔横轧螺旋齿成形规律的重要方法。采用DEFORM-3D有限元软件模拟梯形螺旋齿的成形过程,对不同截面上的分析点成形过程进行追踪,获得成形过程轧件径向、轴向金属流动规律。受模具齿形顶部及侧壁挤压作用,在不同位置,轧件上各螺旋齿底部径向金属变化基本相同,轧件齿顶径向流动差别稍大;大部分轴向金属流动量与初始点距轧件中心距离成正比,处于轧件侧壁处金属流动情况略有差别;轧件齿形两端部金属的轴向流动量较大,径向流动量较小。由实验轧件获得的金属流动规律与模拟结果一致。该金属流动规律对模具孔型设计提供了依据。     

基于数值模拟分析结合齿温锻成形工艺及缺陷控制研究

针对结合齿预锻坯料结构及齿形填充不满、材料折叠、模具使用寿命短的问题,利用DeForm-3D数值模拟技术研究预锻坯料连皮在中心和底面、径向和正向的成形方案对结合齿成形情况、凸模载荷、应力应变分布、凹模磨损的影响,获得了冲孔连皮在中间位置正向成形的温锻工艺方案,为结合齿预锻成形工艺提供了技术支撑,有助于企业降低开发和生产成本。     

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。     

齿条冷滚打成形加工硬化行为研究

以冷滚打成形齿条为研究对象,沿齿廓线法向对成形齿槽硬度分布进行测量,得到了硬化层沿深度方向的分布规律以及工艺参数对齿槽底部、齿槽圆角、齿壁、齿顶处硬化程度的影响规律;对成形齿槽微观组织进行分析,获得位错密度与硬化程度之间的对应关系。结果表明:齿槽圆角处成形过程中变形量最大,位错积塞现象显著,硬化程度最高,齿壁次之,齿顶处硬化程度最低;齿槽沿深度方向晶粒细化程度逐渐降低,位错密度减小,硬化程度逐渐减弱,齿槽底部受多次滚打叠加作用的影响,硬度在次表层达到最大值。     

气门毛坯局部镦挤终锻成形工艺研究

根据气门毛坯楔横轧-模锻成形工艺中楔横轧和终锻工艺特点及要求,设计了不同初始直径的预成形坯料,运用DEFORM-2D软件对其终锻时的局部镦挤成形过程进行数值模拟,获得了终锻成形中头部金属将同时产生径向和轴向流动、轴向流动导致杆部增长以及工件内变形分布等规律,根据杆部增长量与预成形毛坯形状尺寸及成形条件的关系,确立了预成形毛坯的设计原则,采用终成形实验验证了预成形毛坯设计的正确性.实验表明,楔横轧-模锻工艺能获得高组织性能的气门毛坯.     

气门芯终锻成形过程的数值模拟

对头部D／H值和R值不同的气门预成形坯料，运用有限元软件对其终锻成形过程进行数值模拟分析。研究表明，不同的D／H值和R值对终锻件的质量和终锻模具的寿命等有较大的影响。D／H值过小时坯料锻粗变形大，而D／H值过大时坯料挤压变形大。R值过小时可能出现充不满的缺陷，R值过大时会造成终锻成形模凹模表面的磨损加剧。所得结论为电锻预成形坯料形状的控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。     

锻造模具润滑剂

锻造模具润滑剂在金属成形工艺过程中已被使用了几百年，锻造是人类所熟知的最古老的工艺之一，人们最早使用动物油脂、锯屑或天然未经提炼的油品作为模具润滑剂。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力．使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。冷锻是在室温或接近室温条件下的金属成形过程。温锻是介于室温与热锻温度之间的金属成形过程。热锻是在将坯料加热到高温时，使其更容易变形的金属成形过程。     

渐开线直齿与棘齿复合齿轮的成形流动研究

根据金属流动方向制订了渐开线直齿与棘齿复合齿轮的两种近净成形方案,并利用Deform-3D对这两种方案进行了数值模拟,分析了金属材料成形过程中的流动特点.结果表明:采用径向扩张流动成形时因渐开线直齿径向流动困难,将导致其他部分过度变形进而发生折叠现象;而采用纵向约束流动成形时金属流动合理,对设备负荷要求不高,可以实现渐开线直齿与棘齿复合齿轮的近净成形.     

基于Deform的剥皮齿热锻过程仿真及工艺参数优化

剥皮齿作为木材剥皮机的刀具,其在高强度作业下,要求硬度高、耐腐蚀性强。提出了采用锻造成形方式加工剥皮齿,并基于Deform-3D模拟软件分析了剥皮齿热锻工艺参数对锻造成形质量的影响,揭露了剥皮齿热锻过程的成形规律,验证了设备选型、锻造方案及模具设计的合理性。通过正交试验对热锻过程中的工艺参数设置进行优化,最终制定了坯料温度为1180℃、预锻上下模间距为3.0 mm、终锻上下模间距为3.3 mm、上模运动速度为500 mm·s~(-1)、摩擦因数为0.25的优化工艺参数组合。采用优化后的工艺参数组合方案,上模载荷相对于优化前降低了4.48%,提高了锻件的内部质量与模具的使用寿命。     

坯料形状对多排链轮半精锻成形过程影响的数值模拟

提出了多排链轮半精锻成形的新工艺,设计了实心和空心坯料半精锻成形模具,运用三维有限元模拟技术,对多排链轮半精锻成形过程进行数值模拟,分别得到了空心和实心两种坯料填充凹模型腔的损坏程度场和等效应力场,并分析了两种坯料成形过程的基本特点。结果表明:相同模拟条件下,空心坯料齿顶处的损坏程度最大,实心坯料芯轴孔处损坏程度最大,最大损坏因子分别为1.52和0.98;空心坯料齿顶处的应力集中最大,实心坯料芯轴孔和齿顶处的应力集中最大,最大等效应力值分别为167和110 MPa,因此采用实心坯料成形多排链轮优于空心坯料。     

连接管件内径滚压成形有限元模型的建立及分析

本文主要对V型连接管件内径滚压成形三维有限元模拟中的关键问题进行了研究。对实际加工中的模具进行了必要的简化, 建立起符合实际加工过程的有限元仿真模型, 对坯料网格进行合理的划分, 给出模具与坯料间接触区约束及速度边界条件的处理方法。结果表明, 有限元仿真能比较真实地反映实际加工情况; 变形区的速度场反映了金属产生塑性变形填入套管齿槽的成形行为; 得到了齿槽宽度对连接件的成形性及成形载荷的影响。该模拟计算对于探索复杂的内径滚压成形规律具有重要意义。     

复杂盘饼类铝合金锻件等温成形缺陷分析

以环形座锻件为例,采用实验研究和有限元数值模拟相结合的方法研究了复杂盘饼类铝合金锻件等温成形时缺陷产生的机理.结果表明:采用反挤变形方式可以控制金属的径向流动速度,能有效地防止复杂盘饼类铝合金锻件的径向折叠和穿流缺陷的发生;各区域金属分配不合理会使局部区域因缺少金属而引起充不满或对流折叠,或使局部金属过多引起折叠;增大镦粗时坯料与模具间的摩擦阻力和变形量,可使坯料获得更好的径向分布的流线,最终得到流线分布合理的锻件.     

火车车轮制造优化新工艺数值模拟

开发出二维非稳态刚粘塑性有限元计算软件ＲＶＰＦＥＭ，分析了火车车轮锻造中预锻和终锻两个工步的成形过程，给出各主要变形场量的分布。并实现成形过程数值模拟的屏幕动态显示。在搞清车轮成形过程金属流动规律的基础上，优选工艺参数和模具结构，研究出火车车轮成形的最佳工艺流程。     

同步器齿环模锻金属流动规律分析及工艺改进

分析了同步器齿环模锻成形过程的金属流动特点,针对同步器齿环模锻成形后花键附件齿顶存在裂口的问题,为改善金属的充模流动状态,提出将齿形的充填由金属的径向流动为主变为轴向镦挤流动为主的模式。应用刚塑性有限元理论及数值软件,对同步环的模锻过程进行了模拟,得出齿顶裂口的原因是齿顶金属充不满所致。通过加大环坯的内、外直径,改变了环坯在模具型腔中的定位,工艺改进有效的改善了齿形形成过程中金属的径、轴向流动状况。模拟结果显示,工艺改进后,花键上方齿顶成形饱满。批量生产后的产品检测未发现齿顶有裂口。     

薄壁内外齿杯形件多轮行星旋压成形

针对内外齿结构杯形件现行工艺中存在的材料利用率低、力学性能低等问题,提出了一种新型的成形工艺方法。利用有限元与试验相结合的方法,对这种新型成形工艺的机理进行研究,分析了内外齿杯形件的旋压成形特点,研究了内齿、外齿以及侧壁区域的残余应力、等效应变分布规律,预测了缺陷最易出现的区域,利用有限元仿真确定工艺参数,并进行了工艺试验。结果表明:在成形的起始位置处,坯料的外齿区域因受拉而最容易产生断裂缺陷,内齿区域的外侧金属受三向拉应力而发生变形,是产生裂纹缺陷的另一个主要位置;内、外齿旋压件的变形在圆周方向上呈现周期性。