异型挤压模腔纵向曲线与共形映射

应用共形映射理论,在异型材非圆截面轮廓上,通过有限奇偶插值点的相互数值求解,建立异型材截面域与单位圆域相互转化的共形映射函数。将异型材挤压成形转化为二维问题,求得塑性流函数,建立各种纵向曲线的模腔曲面数学模型。应用上限原理,对比三种模腔纵向曲线及优化模腔参数,并以椭圆异型材为示例进行优化求解与分析。     

转模挤压成形过程的变形机理研究

针对低塑性合金挤压成形时所需能耗大、材料利用率低等问题,提出了对凹模施加转动的成形新工艺———转模挤压成形技术,并设计了特殊的凹模结构.与芯模转挤压仅适于圆截面制品相比,对凹模施加转动可有效地避免异型截面制品挤出成形时引起的垂直模口部位轴向的＂切断＂等难题.数值模拟及理论分析表明：与普通挤压相比,凹模转挤压成形中塑性区...     

盘类锻件成形过程变形模式的模块化分析

针对塑性体积成形过程复杂且金属流动行为难于分析的现状,从塑性加工力学角度,首次将复杂盘类锻件模锻成形过程的不同阶段和区域抽象分解为圆柱压缩、圆环压缩和类挤压3个基本变形模式,使盘类锻件模锻问题的分析模块化.抽象构造出三维复杂构件模型,针对模锻成形过程的不同阶段和区域,利用基本变形模式的成形规律对其进行深入分析,给出了耦合成形过程中金属变形及流动的规律,及不同模腔内金属流动分界面的形状和塑性区的分布特征.通过深入分析不同变形模式及互相耦合流动行为,揭示了盘类构件模锻成形过程中金属的变形流动规律,为盘类锻件精确塑性成形的变形流动控制提供理论据.     

基于预锻成形腔的直齿圆柱齿轮冷挤压数值模拟分析

直齿圆柱齿轮冷挤压坯料在塑性成形过程中属于三维变形,由于变形复杂,带来成形压力大,填充困难及模具寿命低等问题.建立了基于流曲线和等截面理论的流线型预锻成形腔,通过刚塑性有限元软件对挤压过程进行了数值模拟.结果表明,流线型挤压腔符合金属流动规律,可有效提高金属坯料在角隅的填充能力,减少变形突变和成形压力.     

连续变截面直接挤压成形技术研究

实现晶粒细化的传统塑性加工工艺所需工序多且要求较高,为了解决这些问题,本文提出了一种能够实现金属材料制备及成形一体化的挤压成形新工艺——连续变截面直接挤压成形技术.对不同工艺条件的连续变截面挤压成形过程的数值模拟研究表明:当模角由90°增大至140°时,塑性区范围明显扩大,金属流动均匀性随之提高;模口处轴向拉应力数值减小了20%,降低了表面产生开裂的可能性;模角为90°时变截面型腔处存在死区缺陷,且流线折叠倾向较严重,模角为140°时成形过程中坯料与型腔间易出现空隙.分析认为,本文条件下模角为120°的情况比较理想.     

粉末注射成形喂料充模层状二维流动的基本方程

将粉末注射成形喂料在薄壁模腔中的流动视为层状二维流动,以喂料流动的守恒方程组为基础,建立了描述粉末注射成形喂料充模流动的数学模型。推导了喂料熔体流导率的计算公式,得出压力场的控制方程是一非线性椭圆偏微分方程。使模型的计算成为可能,为进一步对粉末注射成形进行计算机模拟和数值分析奠定了数学基础。     

金属塑性成形三维有限元模拟软件3D - PFS的开发

金属塑性成形过程的三维有限元模拟仿真是否有效的关键在于快速适用的算法和有效的模拟系统.介绍了自主开发的三维刚塑性/刚粘塑性有限元模拟分析软件3D-PFs的组成及关键技术问题的处理,并给出了计算实例.结果表明:利用该系统可实现对体积和板料成形过程的模拟分析,获得成形过程中材料在模腔中的流动情况及成形规律,该系统是研究金属塑性成形的有效工具.     

基于 Deform-3D 的车用下轴套零件冷挤压模具结构优化设计

目的分析挤压成形中车用下轴套零件成形表面出现的折叠缺陷,优化挤压上凹模的底部出口斜度、下凹模的入口斜度和挤压深度等主要成形工艺参数。方法采用DEFORM-3D软件,对汽车下轴套零件的冷挤压成形工艺进行了系统的有限元数值模拟试验。结果挤压成形模具结构设计不合理,导致在成形过程中模具分型面处金属出现汇流并形成折叠。结论通过优化挤压模具结构,使金属成形良好,无折叠缺陷出现,最终获得了较为合理的冷挤压模具结构。     

基于流线型凹模型腔的直齿圆柱齿轮冷挤压数值模拟分析

齿轮挤压属于体积成形,它是一个三维非稳态塑性成形过程,变形机制十分复杂。基于NURBS曲面构造流线型凹模型腔,用大变形刚塑性有限元数值模拟软件对圆柱直齿轮挤压过程进行了模拟。结果表明,采用流线型凹模型腔的连续性挤压成形,在改善角隅部分金属的充填性、减少变形突变以及提高变形分布均匀性等方面十分有效。这一结论可以作为齿轮挤压工艺设计的参考。     

塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展

塑性有限元法已经成为研究金属体积成形的重要方法。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;综述了金属体积成形过程中锻造、挤压和轧制工艺有限元模拟的国内外最新应用进展,并分析了有限元法在不同工艺中应用的未来发展方向。最后总结了塑性有限元法在金属体积成形领域未来发展的难点和趋势。     

连接块温挤压模具强度校核及结构优化

目的解决铝合金连接块温挤压成形过程中出现的模芯开裂和上模载荷过大的问题。方法基于有限元软件Deform-3D进行了三维有限元模拟,研究了连接块成形过程和模芯的受力状态。结果结果表明,局部应力过大是导致模芯开裂的主要原因。通过优化上模结构、增设溢流槽等措施以增大金属流动面积,可以显著降低模芯内腔局部应力和上模载荷。结论采用理论计算验证了2层组合凹模的安全性,有利于提高连接块的成形质量和凹模模芯的使用寿命。     

连续挤压铜扁排扩展腔及模具的结构优化设计

为了研究扩展腔结构和定径带长度对模具出口处金属流动的影响,从而优化扩展腔及模具的结构,采用有限元数值模拟方法对扩展腔结构参数以及定径带长度进行正交实验,并对挤压过程中模具入口处的金属流速、应变场和温度场进行有限元分析.结果表明:当扩展腔采用中间宽、边部窄的结构时,其模具出口处的金属流速比扩展腔厚度方向更均匀;影响模具出口处金属流速的扩展腔结构参数中,扩展腔中间厚度(H)最为显著,扩展腔中间宽度(l)的影响次之,其两边厚度h的影响较不明显.本实验条件下生产3 mm×100 mm的扁排,扩展腔组合结构的最佳方案如下:扩展腔中间宽度(l)为62 mm,中间出口厚度(H)为38 mm,两侧厚度(h)为24 mm.在其他条件不变的情况下,选择7 mm的定径带不仅有利于金属成形,还有利于提高扁排质量.     

Numerical simulation of forging a ball from a cylindrical billet

Abstract

Rigid‐viscoplastic finite element equations are used for the analysis of metal forming process. With the view of solution accuracy and computation efficiency, the possible overconstraint of the incompressibility condition is avoided by modifying the penalty method in the variational formulation; and both the direct iterative method and Newton‐Raphson iterative method are combined to solve the finite element equations. The forging process of a ball from a cylindrical workpiece is completely simulated by a remesh procedure. The computed results agree well with the experimental measurements. It is shown, during the early stage of plastic deformation, the effect of friction is small, but gradually increases with further plastic deformation. In the finishing stage, the shear plastic deformation is found mainly in the flash portion. As the shape factor of workpiece increases, the filling of the die cavity is more complete, but the required forming energy increases and the variation of microstructure within the final forged product is intensified. The effect of die velocity also improves die cavity filling.     

大间隙抱合螺纹金属挤压成形机调模锁模机构设计

目的广东科达机电股份有限公司与南昌大学共同研制的金属内腔挤压成形机通过前期的装配、空载运行,现已经进入工业热试验阶段,该金属内腔挤压成形机的锁模调模比较困难。方法设计改进了一种二板机的调模锁模装置,通过不断改进调模锁模程式,使该金属内腔挤压成形机成功实现在工作温度下锁模调模,保证了模具从常温到工作温度下的动态平衡过程中,抱合螺母抱合拉杆。结果在整个在工作过程中,调模锁模器、定位器、拉杆、抱合螺母装置之间成功实现自动调模、锁模、启模等动作。结论验证了该金属挤压成形机的可行性,为下一步的自动化生产试验创造了条件。     

行星齿轮冷闭塞式锻造工艺数值模拟和试验研究

针对行星齿轮,研究了基于液压模架的行星齿轮冷闭塞式锻造工艺。应用Deform-3D软件对闭塞式锻造过程进行数值模拟,分析了该工艺的成形效果和载荷情况;引入分流型腔结构,降低了成形载荷。试验验证了该工艺的合理可行性。     

带径向扭曲叶片转子精密塑性成形技术的研究

设计了一套带有组合凹模的等温闭塞式成形试验模具，利用模拟试验方法研究了模具形状、坯料形状和成形力等对金属变性流动规律的影响。研究结果表明；采用等温成形和闭塞式成形复合技术可以整体精密成形带径向扭曲叶片的转子锻件；利用组合凹模结构能够解决转子锻后的顺利脱模问题，等温变形条件使薄而长的铝合金叶片的成形性大大提高，而锥底凸模和分流原理可以有效地降低模压力和提高金属充填模腔能力，所成形的锻件的叶片部分接近零件的形状和尺寸，金属的流线方向完全沿零件的几何外形分布，可以有效地提高构件的强度。     

Experimental determination of spring back and thinning effect of aluminum sheet metal during L-bending operation

In automotive industry, significant efforts are being put forth to replace steel sheets with aluminum sheets for various applications. Besides its higher cost, there are several technical hurdles for wide usage of aluminum sheets in forming. Major problems in aluminum sheet metal forming operations are deformation errors and spring back effect. These problems are dependent on the number of parameters such as die and tool geometry, friction condition, loading condition and anisotropic properties of the metal.To predict the exact shape, the geometry based punch contact program must be used. The shape changes once the punch is withdrawn, because of the materials elasticity. Prediction of such a spring back effect is a major challenging problem in industry involving sheet metal forming operations. It also needs applying appropriate back tension during the forming complex shapes. Slight deformation of the metal leads to non-axisymmetric loading. One can predict the residual stress by determining plastic and elastic deformation. Thus appropriate spring back effect can be investigated.The present investigation was carried out to determine the spring back and thinning effect of aluminum sheet metal during L-bending operation. Number of specimens with thickness varying from 0.5 mm to 3.5 mm were prepared. The experiments were conducted for different clearances between punch and die. It is observed that, beyond a particular clearance for each thickness of the sheet metal, the spring back and thinning effects were linearly increasing. However, below the critical clearance, scratches on the surface of the sheet metal were seen due to wear. The scratches were analyzed through Scanning Electron micrographs. As the clearance between punch and die reduces further, more wear on the punching surface was observed. And, as the clearance increases it leads to increase the spring back effect and fracture propagation.