连杆无飞边锻造工艺及模具系统研究

目的研究连杆无飞边锻造工艺,以及闭模锻造过程中中间工序件的设计和所需的模具系统。方法通过建立有限元模型,分析连杆的预锻和终锻过程中金属流动长度、成形载荷和模具寿命,为模具设计提供数据支持。结果数值模拟结果表明金属充模效果良好;连杆大端主要在预锻中成形,而连杆小端和杆部主要在终锻中成形;预锻和终锻的最大成形载荷分别为437 t和850 t;连杆大端的模腔圆角为模具失效危险区。结论通过辊锻制坯、预锻分配物料和终锻精密成形,实现了连杆的无飞边锻造。     

汽车转向节热锻工艺分析及模具结构优化设计

目的以某皮卡转向节的热锻模具为研究对象,基于热锻成形工艺分析对其模具结构进行优化设计。方法采用DEFORM 3D模拟转向节热锻成形过程,获得金属流动的规律,得到锻件难以充填的原因。继而采用阻力墙结构改进模具,并分析阻力墙对转向节成形过程的影响。结果原始模具长叉外围桥口阻力太小,致使预锻和终锻时长叉处金属过早流向飞边,坯料补给不足,导致长叉未能完全充满,形成塌角。结论"大小台阶"式阻力墙相配合,可以合理设置各方向上的成形阻力,使金属变形均匀,并能在保证成形载荷波动不大的前提下获得较好的充填效果,解决了长叉充不满的问题。     

Ti–6Al–4V钛合金筋板类吊挂锻造成形工艺优化及模具磨损研究

目的 改善Ti–6Al–4V筋板类吊挂锻件成形缺陷,降低模具磨损。方法 通过对原始工艺中存在的折叠、充填不满等缺陷进行分析,揭示局部飞边高度对锻件充填的影响,进而优化终锻模具局部飞边高度;通过增加预锻件筋条等几何特征,对预锻模具结构进行优化设计,并分析塑性变形时筋条区域金属材料的流动情况。结合BP神经网络技术,分析锻造工艺参数对终锻模具磨损的影响,并对工艺参数组合进行优化设计。结果 基于局部飞边高度对锻件充填效果的影响规律,确定最佳局部飞边高度为4mm;通过增加预锻筋条优化预锻件结构,从而有效避免折叠缺陷;将BP神经网络技术与数值模拟结合,得到了最优工艺参数组合,有效降低了锻造模具的磨损量。结论 通过实际锻造生产试验对模拟分析结果进行了验证,固化了最佳模具结构与工艺参数组合,获得了变形均匀且无工艺缺陷的钛合金发动机吊挂锻件。     

6700 转向直臂成形过程设计及微观组织预测

通过对锻件结构的分析,设计了辊锻制坯+终锻的生产工艺。 运用有限元分析技术,通过对比分析,重点研究了新过程终锻成形时金属流动情况、等效应力应变分布,并对锻件的晶粒度进行了预测。 通过对锻件成形、载荷及质量等的综合评定表明,新的生产工艺在改善锻件质量、提高材料利用率与模具寿命等方面具有明显优势。     

轮毂轴管终锻成形模拟研究

根据某规格汽车轮毂轴管零件的形状尺寸特点,设计了预锻毛坯和2种终锻成形方案,并对所制定的2种终锻方案进行了工艺和模拟分析。2种方案的模拟结果显示,顺序成形过程稳定,变形只局限于端部;一次镦粗变形不局限于变形的端部,在变形结束时有少量金属流入杆部,这将会使端部缺料和杆部出现折叠和缩径缺陷。顺序成形可改善模具的受力状况,成形力有所降低,提高了模具寿命。根据力-行程曲线,应严格控制变形部位金属的体积,实现小飞边精密锻造,避免成形力在成形最后阶段急剧增大,以致损坏模具和设备。     

发动机连杆热锻模具结构分析及优化设计

目的以1KD发动机连杆的热锻模具为研究对象,对其进行结构分析和优化设计。方法采用DEFORM3D模拟1KD连杆热锻成形过程,重点关注与模膛布局相关的中心飞边仓深度、模膛的中心距和旋转角度等3个参数,对成形载荷、锻件折叠和模具磨损的影响。结果采用两次预锻加终锻的生产工艺,可以达到分配坯料质量、降低载荷的目的;模膛中心距和模膛旋转角是影响成形载荷的主要因素,而中心飞边仓深度对模具磨损有显著的影响。结论最终获得了3个参数的优化组合:模膛中心距为32 mm,模膛旋转角为12°,中心飞边仓深度为10 mm,对模具设计和实际生产有一定的参考价值。     

基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计

根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用MSC/Super Form商用有限元软件对上述预制坯的等温成形过程进行了数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件在预锻到终锻过程中的应力率参数和应变率梯度.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘3个部位6个典型单元体应力率参数g的比较与分析,以及整体盘件应变率梯度的比较,并参考预锻变形量和终锻变形量,认为选择3号预锻模为最佳方案.     

轿车左转向节锻造工艺的模拟研究

针对轿车左转向节是带细杆的叉形件,同时兼有叉类、盘类和杆类零件的外形特点,分析其成形的工艺特点,进行工艺计算,确定工艺方案为头部镦粗—杆部拔长—预锻—终锻.利用有限元软件对成形过程进行模拟,得到飞边均匀的终锻成形件,并对模拟得到的应力场、应变场和载荷等信息进行分析.结果表明,各工序变形较为均匀,应力变化正常,没有出现破坏现象;最终锻件完全充满终锻模膛,没有出现缺料、折叠等缺陷,而且飞边均匀.     

轨道交通用减震器座锻造成形工艺改进

目的针对原有锻造工艺在终锻时易出现折叠和材料利用率较低的问题,改进锻造成形工艺,消除缺陷并提高材料利用率。方法以某型号轨道交通用减震器座为研究对象,对减震器座进行工艺分析、计算和有限元模拟。在原有工艺上增加拍扁工步,并设计了两种一模两件式的锻造工艺。对改进后的工艺方案进行有限元数值模拟,对比两种方案的金属流动、载荷、应力应变的分布情况。结果改进后的成形方案在避免折叠缺陷的前提下,材料利用率分别从70%提高到82%和86%。结论锻件型腔非对称放置时,载荷较低,速度更均匀,整体等效应变较小,有利于模具寿命。一模两件锻造的方式虽然增加了设备吨位,但是改善了金属流动,避免了汇流、折叠的缺陷,提高材料利用率和生产率,对于类似形状锻件的锻造工艺开发具有指导作用。     

撑板锁紧两半凹模闭式挤压模具设计

T形锻件因形状所致,采用传统的整体凹模结构不能实现无飞边模锻.给出了不考虑摩擦的情况下T形锻件闭式挤压模具结构和依靠4个铰支撑板锁紧的纵向对合凹模结构的受力分析.锻件在两半凹模和冲头形成的封闭模腔中挤压成形,生产的锻件无飞边.     

前基板和后基板共模模锻成形研究

目的针对前基板和后基板共模模锻成形进行研究。方法通过分析前基板和后基板模锻工艺性,并将相同或相近形状、尺寸、精度、功能类别和材料牌号等要素,按成组技术合并同类项等方法,实现共模模锻成形,为优化模锻工艺和优化锻模设计提供有力的理论与实践支持。结果前基板和后基板共模模锻成形的模锻工艺性好,可有效扬长避短传统模锻工艺和锻模设计的优缺点。结论前基板和后基板共模模锻成形达到了优质、高效和低耗的效果。     

拉杆锻件的辊锻制坯工艺研究与开发

研究了拉杆锻件的辊锻制坯技术,采用2道次体积分配辊锻模具和一次头部压形模具,得到拉杆锻件的坯料形状与尺寸。成功地解决了辊锻道次的确定和型槽系的选择,模具设计等问题。据此成果,完成了拉杆锻件的生产线。     

曲轴模锻成形工艺分析及模具优化

采用有限元方法对曲轴锻造成形工艺过程进行数值模拟,主要分析不同的飞边槽结构对曲轴预锻成形中坯料的充填情况及成形载荷的影响。根据模拟结果可知,在飞边槽桥部合理增设阻力沟或阻力墙,将对曲轴平衡块的充填性有很大程度的改善,并优化了毛坯尺寸。     

Optimal Preform die Design through Controlling Deformation Uniformity in Metal Forging

A finite element based sensitivity analysis method for preform die shape design in metal forging is developed.The optimization goal is to obtain more uniform deformation within the final forging by controlling the deformation uniformity.The objective function expressed by the effective strain is constructed.The sensitivity equations of the objective function,elemental volume,elemental effective strain rate and the elemental strain rate with respect to the design variables are constituted.The preform die shapes of an H-shaped forging process in axisymmetric deformation are designed using this method.     

Microstructure optimization design methods of the forging process and applications

A microstructure optimization design method of the forging process is proposed. The optimization goal is the fine grain size and homogeneous grain distribution. The optimization object is the forging process parameters and the shape of the preform die. The grain size sub-objective function, the forgings shape sub-objective function and the whole objective function including the shape and the grain size are established, respectively. The detailed optimization steps are given. The microstructure optimization program is developed using the micro-genetic algorithm and the finite element method. Then, the upsetting process of the cylindrical billet is analyzed using a self-developed program. The forging parameters and the shape of preform die of the upsetting process are optimized respectively. The fine size and homogenous distribution of the grain can be achieved by controlling the shape of the preform die and improving the friction condition.     

连杆断裂失效分析及锻造折叠缺陷控制研究

目的 确定连杆断裂失效模式、机理和原因,找到有效预防连杆锻造缺陷的措施。方法 针对连杆断裂失效问题,在对连杆合格件和故障件进行符合性对比试验分析的基础上,对故障件进行断裂失效模式、机理和原因分析,并对连杆锻造折叠缺陷产生类型、机理、原因、条件和时段进行分析。结果 只有在连杆制坯坯料形状与尺寸不合理、制坯坯料在预锻模膛中位置不合理、预锻形状与尺寸不合理、预锻成形打击力或变形速度不合理、终锻形状与尺寸不合理、锻模导向功能失效等多种极端不利因素同时存在的条件下,才具有产生复合型锻造折叠缺陷的可能性。结论 通过连杆锻造过程控制和锻造首锻控制,可有效预防锻造折叠缺陷产生,满足锻件高优质性、高可靠性和高有效性要求。     

航空接头锻件等温锻压成形工艺

为了提高航空锻件的综合性能,通过等温锻压工艺研究了航空接头锻件的成形过程,采用Deform3D有限元软件对高筋薄壁铝合金航空接头锻件的锻压成形工艺进行了仿真研究,在实验室油压机上开展了缩比(1∶5)锻件的成形工艺实验.研究结果表明:在坯料与模具温度均为450℃、成形速度为0.1 mm/s的等温模锻工艺下,材料变形抗力比常规热模锻降低70%,材料在模腔中的流动性提高,锻件充填完好,锻件变形均匀,应力集中降低;等温锻造工艺可使锻件获得流线顺畅、晶粒细小、力学性能优良的纤维组织,避免了热模锻易出现的涡流、折叠、穿流、充填不满等锻造缺陷;仿真与实验结果吻合,为航空接头锻件锻压成形工艺的制订提供了依据.     

精密锻造技术的研究进展与发展趋势

热精密锻造技术不仅能赋予零件近净复杂形状和尺寸,而且能使零件宏观性能在坯料性能基础上得到提高,是少无废料产生、绿色、节约型的高效高性能制造技术。综述了热精密锻造技术的应用现状,介绍了热模锻造、等温锻造、基于数值模拟的预制坯优化设计和精密锻造全过程工艺优化设计的国内外研究现状,最后对热精密锻造技术发展方向进行了展望。