长轴类大变截面复杂锻件精确成形缺陷控制

针对长轴类大变截面复杂锻件精确成形过程中存在充不满和模具寿命低的问题,采用数值模拟技术与生产试制结合的方法,研究了某微车四拐曲轴精确成形过程中上述两种缺陷形成的原因,提出了一种通过设计适合的预锻模来控制成形过程中金属流动状态、避免充不满和减少锻模磨损的方法。在该预锻模中,采用阻力墙形式构造飞边槽,采用凸形连皮结构连接多个大变截面。通过优化预锻模具的结构参数改善金属在模膛内的充模状态,实现长轴类大变截面复杂锻件精确成形过程中的缺陷控制。结果表明,在预锻模具中距模具型腔的位置为10mm设置斜度为10°,间隙1～2.5mm的阻力墙并采用中间厚度为18mm的凸形连皮连接各个变截面,可以将四拐曲轴终锻模具的寿命由原来的每套4500件提高到每套7800件,将材料利用率由原来的66.2%提高到88.3%。     

锻造曲轴预制坯连皮结构优化设计

针对曲轴模锻生产中普遍存在的平衡块充填困难、材料利用率低下的问题,对常规曲轴预制坯等厚连皮结构进行了优化设计.提出了梯形、凹形、凸型三种新型的工艺连皮形式.并构建有限元模型分别对其进行仿真分析.通过对比分析发现:连皮形式对曲轴预成形效果的影响很大,其中凸形连皮具有最优的平衡块填充能力.在此基础上进一步对凸形连皮的厚度进行了优化,最终得到了较优的连皮结构和厚度取值,研究内容最终得到实验验证.     

连皮结构对曲轴模锻成形的影响

为提高材料利用率和锻件填充效果,利用Deform软件对曲轴模锻成形过程进行数值模拟,以曲轴平衡块顶部的充填能力作为考核指标,分析了不同厚度的平底连皮对曲轴平衡块顶部充填的影响。模拟结果表明,当连皮厚度为20 mm时,充填效果最好。并在此基础上,提出了一种凸形连皮的新结构,结合分析结果给出了两种优化方案,即降低连皮与曲轴连接部分的厚度和尽可能提高水平激烈流动停止时连皮处储存的可利用材料,并对优化方案进行了验证。结果表明,在降低冲除连皮压力、曲轴变形或产生裂纹风险的前提下,该结构可以确保曲轴平衡块顶部的饱满充填。     

某微车曲轴模具结构的优化

针对曲轴锻件材料利用率较低的现状,以某微车四拐曲轴为例,采用带阻力墙结构的模具来提高材料利用率.运用有限元分析软件Deform3D对预锻及终锻过程进行模拟.针对终锻载荷过大问题,将终锻模具阻力墙优化为分段式阻力墙结构,有效地降低了成形载荷.同时,对各方案的模具磨损进行了分析.实际生产表明:带阻力墙结构的锻模所生产的曲轴锻件质量良好、填充饱满,材料利用率由75.9％提高到83.3％,同时成形载荷适中.     

一种带阻力墙的新型飞边槽结构设计

设计了一种结构新颖的具有阻力墙的飞边槽结构,介绍了该新型飞边槽结构的特点.以阻力墙的形状及位置参数为主要设计指标,利用建立的有限元模型,分析了阻力墙参数对汽车曲轴模锻成形的影响.通过对仿真结果分析,对阻力墙的关键参数进行了设计、优化,获得了4拐曲轴锻模飞边槽结构中阻力墙的斜度、间隙及距模具型腔的位置等参数.生产实践表明,带阻力墙的新型飞边槽结构在保证锻件成形饱满的前提下可以显著降低成形中的变形抗力,为提高曲轴模具寿命创造了良好的条件.     

连皮形状和尺寸对曲轴模锻成形的影响

针对空间曲线分模模锻曲轴在模锻过程中充形困难,提出了在预锻中的凹形、楔形、凸形三种连皮形状;利用UG建立预、终锻件三维CAD模型,并利用DEFROM-3D比较了三种连皮对曲轴预、终锻成形的影响。对比发现,凸形连皮为该种曲轴模锻成形的最优连皮,并在此基础上优化了凸形连皮的参数。     

34CrNiMo6钢三拐曲轴热模锻成形工艺方案设计及数值模拟分析北大核心CSCD

以某款材质为34CrNiMo6高强度结构钢的三拐曲轴为研究对象,通过数值模拟与工艺实验相结合的方法,开发热模锻成形工艺方案。首先,研究该三拐曲轴用锻态34CrNiMo6高强度结构钢的高温流变行为,建立34CrNiMo6钢在DEFORM软件中的高温流变模型。其次,对初始工艺方案进行数值模拟,分析预锻件和终锻件的成形过程、填充情况、温度分布和等效应变分布。分析初始工艺方案下三拐曲轴平衡块充填不饱满的原因为:金属不易充填“高筋薄壁”的平衡块型腔而更容易从阻力较小的桥部流出,导致形成飞边。在此基础上,提出在模具局部增加阻力墙结构的改进工艺方案,数值模拟结果显示,预锻件和终锻件的充填效果均得到了有效提升。最后,采用带阻力墙的改进工艺方案进行工艺实验,结果表明,锻件充填饱满,无锻造缺陷。     

基于正交试验的转向节锻模阻力墙结构参数优化

IMV转向节属于"孔-盘-叉-臂"结构,共有5个长度不一的分叉和1个长臂,在实际生产中长叉末端易出现塌角,且材料利用率较低,针对该问题进行了IMV转向节的阻力墙模具结构优化设计。建立了正交试验方案,并以降低成形载荷、模具磨损和提高填充能力为目标,得到了较优的阻力墙结构参数,即两墙面拐角圆角r为25 mm,阻力墙高度h为20 mm,阻力墙斜度a为10°,阻力墙间隙n为3 mm。把阻力墙引入复杂转向节预锻成形中,并对4个主要参数进行优化。采用优化正交试验方案r3h1a2n2进行生产试验验证,试验结果表明,原材料直径由Ф100 mm降为Ф95 mm,使材料利用率提高了3.2%。     

热精密闭式模锻技术（中）

热精密闭式模锻技术 基本参数 图1是MBC轻型面包车突缘锻件图,加工余量为05mm,高度公差为4-0．8mm和-02mm（属精化毛坯）。材料20钢,经三维图计算,其体积为2866×10^5mm^3,锻件质量为225kg。     

无相位角四拐曲轴的制坯工艺及模具结构优化

针对某规格无相位角四拐曲轴的"平衡块难以成形"的特点,提出了一套制坯后直接终锻的生产工艺流程.利用数值模拟软件,通过优化制坯与优化模具结构相结合,实现了省略预锻工序的目的.分析看出,常规飞边槽结构的成形效果很差,直线型阻力墙不能解决充填问题,而采用随形阻力墙结构则具有很好的成形效果.     

基于响应面法的机动车尾气后处理系统铝泵体的精锻工艺优化

针对机动车尾气后处理系统铝泵体精锻过程中出现的锻件凸台充填不完整、模具易开裂和飞边废料多等问题,建立了以锻件凸台端面充填率、终锻力比率和材料利用率为优化目标,以模具预热温度、坯料长度、坯料加热温度和飞边桥部高度为设计变量的二次多项式响应面模型。然后结合响应面法与差分进化算法对锻造参数进行优化,得到的最优锻造参数为:模具预热温度为350℃,坯料长度为83. 27 mm,坯料加热温度为490℃和飞边桥部高度为1. 15 mm。最后,采用最优锻造参数进行实际生产,生产出的锻件充填完整,提高了模具寿命和材料利用率。     

高速列车轴装制动盘盘毂精密成形仿真分析

应用Deform-3D软件数值模拟研究连皮不同位置、最小厚度、斜度、过渡圆角等对高速列车盘毂精密成形的影响。结果表明:连皮位置h从75 mm增加到85 mm时,终锻时的变形力逐渐增加;当h=85 mm时,薄壁毂上下端面的充填效果最好。连皮最小厚度h″从8 mm增加到11 mm时,终锻时的变形力逐渐减小。连皮斜度α从3°增加到5°时,终锻时的变形力逐渐减小;连皮过渡圆角R从20 mm增加到30 mm时,终锻时的变形力才有所减小;预制坯高度从90 mm增加到96 mm时,终锻时的变形力、锻件本体的最大等效应力逐渐减小。     

曲轴TR镦锻模具CAD／CAE系统开发与应用

开发了一个曲轴TR镦锻模具CAD／CAE系统,该系统的功能包括锻件设计、毛坯设计、模具设计、图纸输出以及与CAE软件的接口。介绍了系统开发的流程及方法。系统开发的关键技术包括建立参数化图库、图形自动绘制和成形过程模拟等。作为应用实例,采用该系统完成了某型号曲轴的全部设计流程,通过对曲轴锻造过程的有限元模拟优化了毛坯尺寸,从而验证了系统的可行性。     

The Effect of Temperature Condition on Material Deformation and Die Wear

The characteristics of temperature change on die and billet are very complex during the deformation process because of the interaction between them and some unstable external factors. In this paper, the numerical simulation model for the crank shaft die forging was established by means of the rigid-plastic FEM method. The model was validated by optical non-contact 3D measurement—ATOS. Based on available research results, this paper explored the effect of temperature conditions on material deformation and die wear. Three parameters, press velocity and initial temperature of billet and die, were chosen to illustrate the effects. From the experimental results, the effect of process parameters on deformation ability of the material is simple, while the effect on die wear is relatively complicated. The press velocity plays an important role on die wear when the initial temperature of the billet has larger influence on material deformation. A conclusion can be drawn that when the initial temperature of the billet is 1100 °C, the initial temperature of the die is 250 °C, and the velocity is kept in the range of 200-300 mm/s, the optimum solution for deformation ability of the material and die wear can be obtained. It is possible for the conclusion to be extended further for the control of temperature condition to optimize die life and material deformation.     

中、小曲轴精锻件锻造新工艺的探讨

通过对中、小曲轴精锻件的结构及锻造工艺性分析,在预终锻热锻件图设计上,增加平衡板的宽度、增大预锻模平衡板的圆角;预终锻模模具结构的设计上,在模平衡板上下模桥部,特别在小头处设计了阻力墙,增大金属流向桥部的阻力;在终锻平衡板最深处作排气孔,能让金属充满型腔;严格控制热处理温度和时间;制定出合理的模锻工艺流程,达到了提高材料利用率、合格率、模具寿命和降低生产成本的目的。     

数值模拟技术在汽轮机叶片模锻成形中的应用

有许多因素影响汽轮机叶片的模锻生产质量,例如,材料性质、毛坯外形及尺寸、模锻方式及工艺、模腔结构与锻压设备等.本文针对某汽轮机叶片的模锻生产,应用数值模拟技术,分析和探讨了改进模锻工艺、提高产品质量、防止模具过早失效的途径.模拟结果与生产实践表明:在保证坯料金属完全充满模腔并压实的前提下,适当减少锤击次数,既能降低模具损坏几率,又可节约锻打能源;尽量采用较大的过渡圆角半径,以便抑制模锻叶片根部折叠等缺陷的产生;界面润滑有利于模锻叶片成形;模具型腔局部高温和高应力的交互作用是造成模具过早失效的重要原因.     

Design of forging process variables under uncertainties

Forging is a complex nonlinear process that is vulnerable to various manufacturing anomalies, such as variations in billet geometry, billet/die temperatures, material properties, and workpiece and forging equipment positional errors. A combination of these uncertainties could induce heavy manufacturing losses through premature die failure, final part geometric distortion, and reduced productivity. Identifying, quantifying, and controlling the uncertainties will reduce variability risk in a manufacturing environment, which will minimize the overall production cost. In this article, various uncertainties that affect the forging process are identified, and their cumulative effect on the forging tool life is evaluated. Because the forging process simulation is time-consuming, a response surface model is used to reduce computation time by establishing a relationship between the process performance and the critical process variables. A robust design methodology is developed by incorporating reliability-based optimization techniques to obtain sound forging components. A case study of an automotive-component forging-process design is presented to demonstrate the applicability of the method.     

RR装置上曲轴镦锻工艺优化研究

以16V280曲轴为试验对象,通过对RR装置的镦锻工艺、曲柄臂锻件形状和锻造模具结构优化,研究了采用小直径坯料的情况下16V280曲轴曲柄臂的成形情况。试验结果显示,优化后的预上弯镦锻工艺,能保证在RR装置上采用小直径坯料镦锻曲轴可行。     

齿轮冷精锻成形工艺的研究

研究了直齿圆柱齿轮的冷精锻过程，分析了毛坯形状、模具结构等因素对齿轮成形的影响。结果显示：大模数、高厚度的圆柱直齿轮室温精锻成形的关键是齿腔的完全充满，改变毛坯的形状对齿轮的填充性影响不大，通过改进模具结构可以在适当的变形力下，保证齿腔的填充。