基于CAE的汽车铝合金控制臂锻造成形工艺

以某汽车右上控制臂为研究对象,选用6082铝合金为锻造材料,分析了产品的结构特点及成形难点,确定了其成形工艺为两道次辊锻、两工位弯曲、预锻和终锻。根据锻模设计理论,采用Solidworks软件设计各道次模具,并通过Deform软件对6082铝合金控制臂成形过程进行模拟,从温度分布、等效应力应变以及金属流动等角度分析了各工序的成形情况。针对成形方案中变形程度最大的预锻工序,采用控制单一变量的方法,分析了坯料始锻温度及摩擦因数对预锻成形的影响。结果表明：预锻时,随着始锻温度的增加,平均等效应力减小,始锻温度在450～490℃时更合理;改善润滑,减小摩擦因数使得模具载荷降低,锻件的最大等效应变减小,有利于成形且提升模具寿命。最后,基于模拟结果结合实际生产进行了试验,得到了与模拟结果相吻合的成形锻件。     

大轴径比工件辊锻过程宽展变形研究

针对现有的塔尔诺夫斯基宽展模型在设计辊锻模具过程中无法获得重剑等大轴径比锻件的辊锻宽展系数的问题，开展了大轴径比锻件平锻实验研究，解析了平锻实验宽展数据，并补充了塔尔诺夫斯基宽展模型。基于扩展后的模型设计了某型重剑剑条14道次的辊锻拔长模具，建立了剑条辊锻拔长过程的塑性有限元模型，模拟了第5道次剑身辊锻拔长过程，并采用应变分析和应力分析得到了辊锻变形区的金属流动规律。结果显示：宽展主要来源于锻件高度方向的压缩变形区，有限元模型预测的宽展量与平锻实验得到的等效宽展量吻合较好。该研究成果可用于指导大轴径比锻件辊锻模具设计及辊锻工艺优化。     

基于数值模拟的大型矿用销轨锻造工艺

大型矿用销轨属于复杂长轴类锻件,可采用辊锻制坯-热模锻压力机上两工位模锻工艺成形销轨锻件。两侧轨板主要在预锻工序中成形,在材料难以充填的凸耳预锻模型腔外围区域设置环形阻力墙,促使金属向凸耳深型腔流动。终锻完成两侧轨板的尺寸精整与中间销齿的成形。利用Deform-3D有限元软件建立销轨锻造成形过程的有限元模型,进行热力耦合有限元模拟。根据模拟结果分析销轨热锻成形过程中的温度分布、等效应变分布以及金属流动情况的变化规律。以80 MN热模锻压力机作为主变形设备,试制生产了销轨锻件,成形效果良好,验证了模拟结果的准确性。     

曲拐模锻成形过程数值模拟

以锻钢曲拐为研究对象,运用Deform-3D模拟软件中的成形模块对锻件模锻成形变形过程进行数值模拟,分析锻件毛坯在成形过程中的等效应力、等效应变和成形力。通过对锻后的锻件毛坯与工件进行对比,为曲拐模锻成形提供理论依据。     

枝芽类控制臂成形工艺研究

针对枝芽类控制臂自由锻制坯一模锻工艺材料利用率及生产效率低、锻件充不满等缺点,提出辊锻制坯、模锻成形的工艺方案。通过对辊锻各道次尺寸参数设计,建立三维几何模型,运用Deform软件对其成形过程进行数值模拟,分析其辊锻制坯及模锻成形过程速度场、成形载荷、等效应力场和等效应变场等变化规律。结果表明：枝芽类控制臂辊锻制坯、模锻成形的工艺能获得成形质量良好的锻件,并提高了材料利用率及生产率。     

基于ANSYS的承插弯管模锻过程的数值模拟分析

采用传统模锻成形复杂形状的承插弯管时,锻件加工余量大。本文模拟了某承插弯管的多向模锻过程,分析了锻件的速度分布和应变分布,研究了模具预热温度对等效应变均值的影响和主冲头速率对模具最大载荷的影响。结果表明,分流道结构与主流道结构的交汇处为难充填部位,容易导致交汇处折叠;提高模具预热温度有利于锻件均匀变形,提高锻造质量;当主冲头速率在25～35 mm/s时,模具最大载荷值处于低值范围(2850～2900 kN)。     

大落差前轴精细制坯辊锻成形工艺研究

对大落差前轴的精细制坯辊锻成形工艺进行研究,设计出3种精细制坯辊锻件,模拟出最优精细制坯辊锻件,然后用逆推的方法设计出第二道次和第一道次制坯辊锻件,根据辊锻件的截面和长度,使用UG软件对三道次辊锻模进行三维造型。通过Deform 3D有限元软件的模拟,对各道次辊锻件的温度场、等效应变场进行分析,结果表明各道次辊锻件成形良好。     

大规格复杂曲面叶片精密模锻成形工艺设计及优化

以大规格复杂曲面叶片锻件为例,介绍了复杂曲面叶片锻造模具的设计关键点——叶片旋转定位和投影面中心重合。预锻坯料采取变直径物料分配设计和定位设计,基于Deform-3D有限元模拟软件进行了精密模锻成形工艺优化,并在100 MN液压机上验证了工艺的可行性。结果表明:叶片旋转定位和投影面中心重合设计,减少了预锻坯料的偏移和滑动。预锻坯料总长度是重要尺寸,在终锻成形过程中,长度方向单边展宽不小于60 mm。预锻坯料进行了拍扁定位设计,解决了预锻坯料偏移和滑动问题。预锻坯料采取变直径物料分配并进行了尺寸优化,锻件充填完整,锻件飞边宽度均匀性标准差SD值达到最小。     

一种车用法兰盘零件的锻造工艺研究及模具结构优化北大核心CSCD

为解决一种车用法兰盘零件传统制造工艺效率低、材料利用率低、生产成本高、产品使用性能差等问题,设计了一种3工位热模锻成形工艺,依次经预成形、预锻、终锻成形。为保证工艺质量,利用Deform-3D软件对法兰盘零件的成形过程进行了模拟,根据金属变形过程确定了工艺中的隐藏缺陷;对预锻模具结构进行了优化,提出了两种改进方案,同时依次进行了成形检验,并对比了改进后两种方案的终锻件的温度分布、预锻和终锻工位的锻造力及模具磨损情况。结果表明,改进后工艺可解决锻造缺陷,并且采用改进方案2,对法兰盘锻件质量的提高和模具寿命的延长更有帮助。最后,进行了法兰盘零件的热模锻试验,得到了符合预期的法兰盘零件,有效解决了目前面临的难题。     

GH4169合金叶片终锻成形宏观场量规律数值模拟

通过有限元数值模拟,采用选取GH4169合金叶片终锻件上典型截面及追踪预锻件上特征点在整个终锻成形过程中金属流动特点及变化趋势的研究方法,从而较深入全面的揭示了不同工艺参数下叶片终锻成形演化规律.研究结果显示:等效应变及应力场的分布均随着始锻温度的升高而愈均匀;等效应力场、温度场及载荷—行程曲线对于上模下压速度敏感性较...     

基于Deform-3D的花键轴叉热锻成形工艺优化

针对花键轴叉锻件传统锻造工艺耗料多的问题,提出立式预锻、杆部热挤成形的预锻成形方法,给出了立式预锻的模具结构设计,并对热挤预锻模具进行了参数优化,解决了充填不足的问题,最终锻出低能耗、低料耗、高生产率的合格锻件。基于Deform-3D有限元分析软件模拟观察到花键轴叉锻件的成形过程,准确分析出缺陷形成的原因和工艺优化后锻件成形效果。通过实际生产验证了模拟结果的可靠性,在优化预锻件脱模斜度和终锻模具桥部参数后,生产效率提高至少20%,料耗节省约15%,终锻模具磨损量降低约25%,模具寿命得到明显提升。     

TC18钛合金模锻件锻造成形工艺仿真

采用Deform-3D有限元软件对TC18钛合金模锻件锻造成形过程进行了数值模拟仿真,研究比较了锤锻和液压机模锻两种成形方式的不同.研究结果表明:TC18钛合金模锻件锤锻变形时过热倾向更加明显,锤锻锻件的最高温度比液压机模锻高70℃左右,必须严格控制锻造过程中的温升;锤锻的有效应力分布很不均匀,锤锻锻件的平均有效应力比液压机模锻大30MPa左右,并且存在严重的应力集中区域,而液压机模锻的有效应力变化较为平缓;相比液压机模锻,锤锻锻件的最大和最小有效应变的差值减小了26％,锤锻锻件的变形均匀性得到了改善.     

基于DEFORM的某锻件数值模拟及毛坯优化

针对某锻件存在的问题,运用DEFORM软件对其二次模锻过程进行模拟.通过应力、应变及变形分析,提出了始锻毛坯的优化设计方案.这能为首次模锻的模具及成形工艺设计提供参考.     

基于类等势场法的轮盘锻件预成形多目标优化设计

以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×10⁵ kN降为9.71×10⁴ kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。     

基于DEFORM逆向运算的预锻件优化

以DEFORM-2D软件Preform Optinuzation模块为平台,以B样条曲线表示预锻件模具型腔形状,运用刚塑性有限元理论进行逆向分析,以锻件的应变差值尽可能小作为目标函数,对预锻件的形状进行优化.优化后的预锻件经终锻后能使模具型腔充满,生产出符合实际形状尺寸需要的轮毂零件;而且工件的变形均匀,应变梯度较小;同时还使得终锻模的最大等效应力减小约29%.研究表明,此优化方法适合复杂零件的预锻件优化.     

十字轴小飞边精密成形工艺

针对十字轴热模锻成形过程中飞边大、成形力大的问题,根据十字轴形状尺寸及锻造成形工艺特点,提出十字轴小飞边精密成形工艺。采用Deform-3D对十字轴小飞边精密成形工艺过程进行数值模拟,对模拟成形的十字轴锻件及其金属速度场、等效应变、模具载荷-时间曲线进行分析。模拟结果显示,十字轴锻件成形完整,金属流动均匀,模具载荷减小。结合模拟结果,设计制造模具进行十字轴成形工艺试验。试验得到的十字轴锻件,填充饱满,无折叠、表面裂纹等缺陷,飞边明显减小,与模拟结果一致。结果表明:改变十字轴热模锻成形工艺,采用十字轴小飞边精密成形工艺,使锻件飞边减小,锻造过程成形载荷降低。     

基于DEFORM的重型汽车前轴成形工艺及模具设计

针对重型汽车前轴复杂的结构特征,结合金属塑性成形理论,制定了某重型汽车前轴的辊锻制坯+模锻成形的成形工艺,通过计算确定了坯料尺寸和辊锻道次,并且选取合理的前滑值,设计了辊锻工序件和辊锻型槽;采用UG三维参数化建模软件完成了辊锻模具、压弯模具、预锻模具及终锻模具的设计。并采用有限元软件Deform-3D对前轴成形工艺进行数值模拟,通过观察在前轴成形工艺中各特征部位的充型情况,及成形过程中压力、温度的变化,并对成形后前轴锻件与实际生产前轴锻件的尺寸进行对比,验证了前轴成形工艺及模具设计的合理性,缩短了模具调试周期,提高了产品的设计效率,提高了材料利用率,降低了产品开发成本。所设计的前轴成形工艺和模具已应用于实际生产。     

轴类件拔长V型砧和四砧径向锻造锻透性研究

轴类大锻件拔长可以采用V型砧、四砧径向锻造等。为了解这些拔长方式对锻件芯部变形的影响,应用有限元软件Super Form模拟了拔长锻造过程,对比分析了V型砧和四砧径向锻造两种工艺方法的锻透性。研究表明:V型砧拔长,锻后锻件内部等效应变分布不均匀,各处变形差异较大,经3道次拔长后,锻件芯部锻透性较好,给定条件下的累积等效应变约为1.6;四砧径向锻造,锻后锻件内部等效应变分布比较均匀,但锻件芯部锻透性较差,给定条件下芯部等效应变小于0.2,且端部一定长度范围内,芯部等效应变更小,经4道次拔长后,芯部累积等效应变为0.8左右。     

基于SGPLVM的齿轮坯预锻件多目标优化设计

在锻造齿轮坯的生产过程中,齿轮坯预锻件的设计质量优劣将会直接影响到终锻时金属的流动、锻模型腔的充满、锻件的质量和模具的寿命等方面。首先建立了预锻件外形尺寸和终锻时最大成形力、终锻时最大模具应力三者之间的极限学习机(ELM)网络模型,然后利用监督高斯过程隐变量模型(SGPLVM)算法,将输入变量降维成低维空间中对应的隐变量,通过隐变量和输出变量之间的关系,利用GA遗传算法多目标优化去计算最佳的预锻件的尺寸。结果表明:当终锻最大成形力和终锻最大模具应力均最小时,预锻件尺寸最优。     

铝合金控制臂辊锻制坯模锻工艺数值模拟

针对控制臂现阶段模锻成形工艺工序多,生产率低,劳动强度大等缺点,提出辊锻制坯一模锻成形工艺,设计辊锻制坯各道次的尺寸参数,用数值模拟代替物理试验预测金属成形过程。通过对控制臂辊锻成形过程的数值模拟,并对辊锻后坯料进行弯曲、终锻成形,获得较好的锻件,为指导此锻件的生产实践提供了理论依据。