筒形件毛坯热冲压成形过程数值模拟

针对某厚壁深孔筒形件,借助三维有限元模拟软件Deform-3D,对其成形的压型、冲盂和拔伸等3个工步进行模拟,分析得到各工步变形特点。结果表明,压型即将结束时载荷急剧升高,坯料底部转角处和凸台未完全充满,未充满部位在冲盂工步即将结束时得以充满;冲盂时凸模端部以下一部分锥形金属由于受摩擦作用不参与变形,随凸模刚性下移;拔伸过程坯料筒壁受轴向拉应力,润滑不良或变形量大时,筒底容易受拉变形,筒壁容易发生缩颈。     

大型环筒件包套冲挤新成形技术的开发研究

针对大型高合金钢环筒形件自由锻造时容易产生开裂缺陷和变形不均匀等问题,研究开发了坯料包套模内冲挤成形新技术.研究证明,该方法不仅改善了坯料受力变形状态,合理调控了热力参数,有效防止了变形开裂缺陷,而且变形均匀,工艺流程短,有利于提高产品质量和经济效益.包套在热成形时既能起保温润滑作用,还能减少加载设备的吨位,实现了省力成形的要求.     

大型6061铝合金锥筒形件成形及组织与性能研究

借助Deform-3D成形模拟结合工程化实验,对复杂尺寸6061铝合金锥筒形件(内径、外径和高度分别为Φ500、Φ630和1752 mm)展开了撑拉成形工艺研究,对成形后的6061铝合金锥筒形件展开热处理强化研究,同时完成了金相组织分析、XRD衍射检测和室温拉伸实验。研究表明:6061铝合金锥筒形件的终成形凸模选用等距母线形锥形头,所受应力更加均匀,有效降低了构件成形应变不均匀指数(0.89)和设备所需载荷(24600 kN);热处理后,由于Fe融入到基体中,析出大量强化相Mg_2Si及MnAl_6,使得6061铝合金锥筒形件的力学性能大幅提升,其中,抗拉强度与屈服强度分别达到335.45和240 MPa,比热处理前有大幅度提高,断后伸长率为18%。     

镦挤拔模斜度对成形的影响规律研究

由于坯料在镦挤变形过程中要经过镦粗和挤压变形，给模具参数的选择带来一定的难度。凹模的拔模斜度是影响成形工艺的一个重要参数，关于拔模斜度大小的选取，目前尚无准确的公式、曲线或表格。论文以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的镦挤热成形工艺有限元模拟模型，利用塑性成形仿真软件DEFORM-3D对镦挤工艺进行模拟仿真，分析讨论了不同拔模斜度对镦挤热成形过程的影响以及成形过程中可能产生的缺陷，建立了基于数值模拟仿真模拟结果的最佳拔模斜度成形规律曲线，为指导镦挤工艺设计中凹模拔模斜度的选择提供了理论依据，也为其它挤压凹模斜度的选择提供了参考。     

内斜齿轮冷挤压成形工艺方案

首先对内斜齿轮的几何特点进行分析,并针对内斜齿轮在冷挤压成形时存在的成形力过大、成形质量差、挤压件脱模困难等技术难点,提出了采用浮动凸模的工艺方案。利用有限元软件DEFORM-3D,对空心坯料冷挤压工艺进行数值模拟分析,分别研究了坯料内孔直径、入模半角和定径带长度对挤压成形载荷和性能的影响。研究结果表明:当坯料内孔直径尺寸为Φ72. 5 mm、入模半角选取45°、定径带长度为20 mm时,内斜齿轮齿形充填均匀,齿形饱满,成形载荷也相对较小。采用浮动凸模的工艺进行内斜齿轮冷挤压成形工艺试验,证明了该工艺方案的可行性和数值模拟结果的正确性。     

拉深挤切凸模的设计

<正> 一般无凸缘筒形零件的拉深、切边多采用拉深切边复合成形。切边间隙取负间隙,即切边凸模直径大于拉伸凹模直径约0.003～0.008mm。这种切边形式称为挤切。其模具结构见图1。(末次拉深切边模)。 采用这种结构模具拉深切边结束后状态如图2。 从图2可见,压边圈与挤切凸模采用滑配合形式,压边圈与拉深凸模之间有一个零     

筒形件缩口成形最佳凹模锥角的确定

应用金属塑性成形理论推导出了筒形件锥形凹模缩口成形中作用于毛坯壁上的最小轴向应力的锥形凹模锥角表达式 ,并分析了摩擦因数对锥形凹模锥角的影响。     

钛合金常规挤压时冷硬层对成形过程的影响

钛合金常规挤压时表面存在很厚的冷硬层,导致挤压抗力急剧升高,严重影响坯料成形.通过TC4杯形件常规挤压研究了该条件下钛合金表面冷硬层性质以及对成形过程的影响,分析了影响冷硬层形成的关键因素及机理.通过采用DEFORM-3D软件模拟分析了常规挤压状态下冷硬层对挤压件形状、应力、应变、载荷等的影响.模拟结果表明,当界面传热系数为11,摩擦系数为0.7时,坯料存在约3 mm、温度约为500℃的冷硬层.实验结果表明,在没有充分润滑和保温的常规挤压条件下凸模易断裂.TC4杯形件在常规挤压条件下成形,必须保证坯料有良好的润滑和保温,可以采用等温挤压、包套挤压或者热模挤压来消除或者减少成形过程的冷硬层.     

薄板拉深过程中压边力与破裂关系的研究

研究了304不锈钢薄板在拉深成形过程中产生破裂的原因及改善措施。将智能化控制系统应用在拉深实验中,相对于传统的拉深工艺研究,使其拉深工艺参数得到精确控制。实验结果表明,在冲压速度、润滑条件等相同的条件下,对于厚度为0.28 mm的钢板,直径为Φ45.1 mm的坯料最佳压边力为80 kN,直径为Φ44.5 mm的坯料最佳压边力为60 kN,这一结果与模拟趋势也基本吻合。在一定范围内,通过增大压边力,可以改善筒形件在成形过程中的起皱缺陷,解决在拉深成形过程中304不锈钢薄板出现竖向破裂的问题;压边力被精确记载,有助于快速准确地制定薄板材料拉深工艺。     

薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形实验研究

采用弹性填料作为传力介质对薄壁小弯曲弯头进行挤胀成形,研究了薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形机理和主要影响因素,分析了弹性介质下的薄壁小弯曲弯头挤胀成形过程和壁厚分布规律.结果表明:弹性介质在冲头轴向推力与球形芯轴反推力的双向挤压下发生弹性变形并形成连续的弹性体以产生胀力,弯曲时将管坯紧贴于凹模,同时推动管坯沿凹模型腔变形流动;此外,球形芯轴的进给量是弹性介质挤胀成形工艺的关键,在进给量不足时使成形件出现截面畸变及出口端塌陷变形等缺陷;以管径Φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金弯头成形为例,球形芯轴的进给量控制在75°时,成形件整体壁厚分布相对均匀,外侧最大壁厚减薄率为16％.     

拉深模压边时坯料下塌的解决方法

大型薄板汽车零件拉深成形过程中,当坯料放置在压边圈上时薄板中间会下塌,模具闭合时会产生褶皱,导致成形的零件表面产生缺陷。以中地板零件为例,对坯料下塌问题的产生和解决措施进行介绍,并描述采用活动凸模消除坯料下塌的方法,利用机床顶杆实现活动凸模对坯料的有效承托,消除了成形零件压伤风险,保证了零件的成形质量。     

汇气管热模拔成形热力耦合分析

采用弹塑性大变形热力耦合有限元法理论,应用有限元仿真软件ABAQUS,建立了汇气管热模拔有限元模型,研究了直径Φ508 mm、壁厚18 mm汇气管热模拔成形工艺过程。重点分析了不同温度场下热模拔成形过程中汇气管的应力应变及形变位移,得到了热模拔成形工艺最佳的温度场。研究分析表明:对于低碳钢汇气管,一般热拔制成形的最佳温度场控制在1000℃左右;拔制过程中,加热拔制区域的材料的塑性变形符合材料塑性行为的三个特征:初始屈、塑性应变增长和塑性强化;拔制成形后,管件的最大残余应力出现在拔制椭圆孔短轴附近,但都满足低碳钢的失效强度。最后,对比有限元模拟结果与实验结果获得了很好的一致性,验证了模拟的可行性。     

辊轮飞边槽圆角半径对筒形件辊挤成形质量的影响

为了改善筒形件辊挤成形时的变形均匀性,避免辊挤缺陷的产生,建立了三维实体模型,对纯铝筒体毛坯辊挤成形进行了数值模拟,研究了不同飞边槽圆角半径时辊挤成形的变形行为.模拟结果表明,经过第1道次辊挤成形,随飞边槽圆角半径增大,坯料的变形均匀性因子呈现先减小后增大的趋势,当圆角半径为5 mm时变形均匀性因子最小,变形最均匀;第...     

基于有限元的轴类件浮动模局部成形新工艺

轴类件局部成形是节材、高效的精密塑性成形新工艺。在细长杆形坯料的局部成形工艺技术中,顶镦工艺应用最为广泛。当锻件变形长径比ψ>2.5时,通过一次顶镦工步完成将产生折叠,需要多次顶镦工步完成工件的成形。基于此,文章提出采用将自由镦粗、挤压、闭式模锻工艺相结合的轴类件局部成形新工艺——浮动模局部成形工艺,可避免细长杆局部镦粗工艺中的弯曲折叠,并减少成形件表面的拉应力。采用浮动模局部成形工艺可实现细长杆坯料变形长径比ψ>4的一次成形,解决了现有工艺中的一系列难题,为细长杆坯料局部精密成形提供了新的途径。     

帽形件链模成形坯料线预示方法

针对链模成形工艺的特点，基于一步逆成形法提出了帽形件链模成形坯料线预示方法，该方法分析了帽形件成形前后的几何关系、计算了链模成形力和纵向拉力，并将纵向拉力等效到帽形件端面边界上，然后基于虚功原理建立了内外力平衡方程，根据线弹性反向变形理论获得了帽形件链模成形坯料线预示算法的迭代初始解，最后使用Newton-Raphson迭代法求解方程获得了帽形件坯料线。对某一车型梁形件的链模成形进行了有限元仿真与试验，验证了帽形件链模成形坯料线预示方法的准确性。     

铝合金锥形挤压件厚度均匀性控制技术

采用有限元方法对典型的深腔薄壁7075超硬铝合金锥形件挤压成形过程进行了数值模拟仿真和分析.优化了预成形工艺参数及凸模结构.仿真结果表明:终成形时坯料的定位是决定其壁厚分布的关键因素;预成形时采用满压型方式,将凸模的锥角控制在14°～16°之间,利用凸、凹模自导向,可降低成形过程中的材料损伤,并可有效的提高终成形制品的壁厚均匀性.根据仿真的优化参数进行试验验证,结果表明:优化的挤压工艺参数及模具,提高了多工序挤压时深腔薄壁件壁厚的均匀性.该方法应用于壁厚为10mm,腔深270mm的超硬铝合金锥形件的挤压成形生产.在壁厚允差小于1.2mm的要求下,制品的合格率由原来的12%提高到了90%以上.     

钛合金高方盒形件拉深新方法

为了解决现行高方盒形件成形效率低、生产成本高等问题,提出一种新的成形工艺——锥形与方形组合凹模成形工艺。运用Qform2D/3D、V7分别在传统的辐射状和新工艺的锥形与方形组合凹模中模拟板材高方盒形件拉深成形过程,并据M-K失稳准则和Hill48判据损伤评价研究力的规范、应力-应变状态。分析结果表明：对于高方盒形件拉深成形,采用传统辐射状凹模拉深平均应力较锥形-方形组合凹模中拉深平均应力大10%,此时,在组合凹模中最大变形程度位置平均应变较传统辐射状凹模小16%,新成形工艺提高了变形均匀性。同时,板材在组合凹模中采用压边圈条件下,仅要一段锥形与一段方形的组合凹模,经一个工步成形高方盒形件;在不使用压边圈条件下,可用两段锥形与一段方形的组合凹模,经一个工步成形高方盒形件。这一研究成果为类似零件在拉深过程中免除中间退火工序、实现自动化生产线创造了条件。     

镁合金筒形件正反向快速气压胀形实验研究

采用两种不同轮廓的反向预成形模具以1.5mm厚的AZ31轧制镁合金板材为坯料进行了筒形件的快速气压胀形实验,结果表明预成形模具型腔轮廓曲率半径过小(r=5)时,反向胀形时间可达到120s。当反向胀形变形量较大时,在较高的气压下成形预成形件内表面会产生一些垂直于板料轧制方向的拉裂痕。筒形件单向和正反向气压胀形实验结果表明,在400℃温度下胀形300s可以成形出高径比(高度/直径)为0.37的完好筒形件,筒形件壁厚介于0.44和1.40mm之间,最薄处位于底部拐角处。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压成形机理研究

针对镍基高温合金因加工硬化严重成形时极易产生破裂和起皱等典型缺陷的问题,以锥筒形壳体类零件为对象,提出了一种由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法,并对其成形机理进行了研究。基于Abaqus/Explicit平台,建立了锥筒形件拉深旋压有限元模型,分析了成形过程中的瞬态等效应力、等效塑性应变、切向应力、壁厚及三向应变分布规律。结果表明:在旋压成形过程中,最大瞬态等效应力位于旋轮接触区及附近区域、最大瞬态等效塑性应变位于坯料口部;瞬态切向压应力最大值位于旋轮接触区,而瞬态切向拉应力最大值位于旋轮接触区附近的两侧区域。筒形段中部壁厚减薄,而坯料口部壁厚增厚。旋压成形试验表明,锥形预制坯经拉深旋压后可获得壁厚均匀的锥筒形件。     

基于数值模拟的大长径比筒形件正挤压成形工艺研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,以某深孔汽缸为研究对象,建立了大长径比筒形件正挤压成形的有限元仿真模型,研究入模角α、凹模圆角r、定径带长度h、挤压速度v等工艺参数对金属塑性变形的影响;以挤压力峰值Lmax、坯料损伤峰值Dmax和凹模磨损量W为优化目标,进行正交试验方案设计,分析各工艺参数对优化目标的影响规律,获得较合理的工艺参数组合。研究结果表明,当入模角α=90°、凹模圆角r=3 mm、定径带长度h=20 mm、挤压速度v=10 mm/s时,可有效降低挤压力峰值和凹模磨损量,保证了零件的成形质量与模具的使用寿命。