小型套管多工位冷镦挤成形工艺方案设计

针对小型套管类零件整体尺寸小、成形工步多、大批量加工的特点,提出小型套管类零件采用多工位高速冷镦挤成形加工的方法,并根据塑性成形理论,设计了两种六工位冷镦挤成形工艺方案,借助有限元分析软件DEFORM-2D模拟套管的成形过程,分析比较两种工艺方案中金属流动规律、成形载荷大小和锻造流线分布。模拟结果表明,采用两次反挤压+终镦的方案,其成形的套管充填饱满、无折叠,各工步成形载荷大小分布合理。通过工艺实验进行验证,结果表明数值模拟结果与实验结果相一致,验证了数值模拟的准确性,可为实际生产提供指导。     

SCM435合金钢接头的冷镦工艺研究与数值模拟北大核心CSCD

某规格的SCM435合金钢接头采用“热镦+铣槽”的生产方式,工序复杂、生产效率低、产品质量不稳定,针对该问题,提出了产品质量更稳定、适合批量化加工的多工位冷镦成形工艺。基于单向拉伸试验,通过Deform-3D有限元软件建立了SCM435合金钢材料的本构关系和临界损伤模型,并对合金钢接头各工位的连续冷镦成形过程进行了动态模拟,从金属流动规律、成形饱满度、成形载荷变化以及损伤值分析等角度来预判潜在的缺陷,从而验证工艺的可行性。研究结果表明:针对该合金钢接头制定的6工位冷镦工艺方案切实可行,各工位零件成形良好,无折叠、开裂缺陷,金属流动合理,成形载荷分布均匀,最大损伤值均小于材料的损伤阈值。最后通过多工位冷镦机进行了试生产,获得了符合要求的合金钢接头。     

基于有限元模拟的汽车专用异形螺母冷镦缺陷分析与改进北大核心CSCD

针对汽车专用异形螺母在多工位冷镦生产中出现的局部材料折叠问题,提出了采用Deform软件对异形螺母进行成形仿真。由各工位零件的检验结果可知,折叠缺陷最先出现在薄壁成形工位,并对其进行有限元分析验证,结果表明:折叠缺陷是由于模具结构设计不当而引起材料对流造成的。首先,根据原方案的材料流动规律对模具结构提出了改进方案,解决了材料折叠问题;同时,为确保整个成形工艺的可靠性,对后续工位的模具结构进行了改进和模拟验证。最后,基于模拟结果对改进后的模具进行了制造,并通过多工位冷镦机进行了试模加工。结果显示,薄壁成形工位及后续工位均未出现折叠缺陷,与仿真结果相符,这表明有限元技术能准确预测工艺缺陷,有效解决企业的实际难题。     

偏心螺母的多工位冷镦成形工艺数值模拟及优化

对偏心螺母进行工艺分析,提出了两种不同的工艺方案,并基于Deform-3D对两种冷镦工艺方案进行数值模拟。对比分析了两种方案成形过程中应力应变分布以及载荷行程曲线的变化规律。通过优化工艺及模具结构使得多工位冷镦过程中各工位模具承受的载荷值较小并且分布均匀。经仿真分析以及实验验证证明,通过第2种工艺方案生产出来的偏心螺母表面质量较好,填充饱满,无裂纹、折叠等缺陷,采用该工艺方法更适用于零件的大批量生产。     

汽车法兰带肩螺母多工位冷镦成形工艺试验

汽车法兰带肩螺母整体结构复杂且肩部壁厚较薄,成形困难。为满足零件批量生产的需求,依据塑性成形理论,初步设计了两种多工位冷镦成形工艺方案,并采用DEFORM-3D软件对两种工艺方案的成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中等效应力、等效应变和工件损伤值的分布情况及成形力的变化规律。结果表明,设计的两种工艺方案均能生产法兰带肩螺母,填充饱满,无缩孔、折叠、开裂等缺陷,但工艺方案1中各工位的成形力大小分布更为均匀,且工件损伤值较小。经生产工艺试验验证,采用工艺方案1生产出的零件满足设计要求,通过对零件实际外形尺寸与模拟结果进行对比,误差均在合理范围内,验证了数值模拟结果与试模结果的一致性。     

组合形活塞销冷镦挤成形工艺方案设计

依据组合形活塞销结构特征,制定了两种多工位冷镦挤成形工艺方案,并应用DEFORM-2D软件对活塞销成形过程进行数值模拟仿真,分析比较了两种方案中金属流动规律、应力分布规律和成形力大小。模拟结果显示:采用制定的两种工艺方案成形活塞销均不会出现折叠、开裂等锻造缺陷,但"两次反挤压+挤锥"的成形工艺方案各工步成形载荷分布更合理。工艺实验结果显示,采用"两次反挤压+挤锥"生产的组合形活塞销满足设计尺寸要求、无折叠和开裂缺陷。数值模拟结果与工艺实验结果相一致,制定的工艺方案可以满足零件塑性成形的设计要求。     

带法兰盘的盲孔轴零件镦挤工艺分析

针对法兰盘盲孔轴零件一次镦挤成形困难的问题,结合数值模拟分析对该零件镦挤成形工艺进行多次改进,确定了两次镦挤工艺方案。基于正交试验对改进工艺进行优化,综合折叠角大小、模具载荷及应力分布等因素,确定了最佳的工艺方案。结果表明:采用挤孔-法兰盘一次镦挤-法兰盘二次镦挤成形工艺可有效减小法兰盘拐角处的折叠角度,降低法兰盘开裂的风险;当压力机工作速度为2 mm·s-1,模具圆角R1=5 mm,模具圆角R2=2.5 mm,摩擦因子为0.05时,工件成形质量较优;最后进行实际生产并获得了表面质量良好的法兰盘盲孔轴零件。     

小型薄壁套管多工位冷镦挤工艺

小型薄壁套管类零件,整体尺寸较小且内外结构复杂,加工方法的选择和成形工艺设计方面是生产该类零件的重点和难点。针对上述难点,采用适合中小型零件批量加工的多工位冷成形加工方法,并根据成形理论分析,初步设计出两种较合理的六工位冷成形方案,对成形过程采用Deform-3D软件数值模拟。得出先反挤压成形薄壁端的最大载荷为5.6×104N,远小于先镦粗成形凸缘的最大载荷;台阶深孔的成形采用杯-杯复合挤压,其损伤值远小于材料的临界损伤值。最终通过生产试验验证模拟结果的最佳工艺,且成形后小型薄壁套管的内部组织分布合理,无冷镦缺陷。     

螺旋道钉多工位冷镦成形工艺优化及数值模拟

螺旋道钉多工位冷镦成形工艺存在多种可选择的方案,为得到最佳的工艺方案,采用工艺优化数学模型与Deform-3D模拟相结合的方法。讨论了各工艺方案的载荷行程曲线和模拟得出的重要参数变化规律,并将参数代入工艺优化数学模型进行计算。结果表明:采用冷镦工艺第1种方案时,预镦、粗镦、精镦工位的变形程度分配合理;最大的损伤和应变值随工位变形程度的增加而增大,并在成形六角头部时值最大。经计算得出最佳工艺方案,采用优化后的方案生产的螺旋道钉整体组装疲劳试验达300万次。     

汽车哈克钉铆套多工位冷镦挤工艺开发与应用北大核心CSCD

汽车哈克钉铆套由于具有孔深、壁薄、尺寸小等特点,成形难度较大,通常采用的热镦配合切削加工的生产方式存在效率低、质量不稳定等问题,故提出采用多工位高速冷镦挤生产方式。根据金属塑性成形原理,针对铆套结构特征初步制定了2套多工位冷镦挤成形方案,并借助Deform-3D软件分别进行了数值模拟,获得了两种方案的铆套成形过程、最大成形载荷和金属流线分布等情况。结果表明:方案1存在成形缺陷,而方案2成形良好,无缺陷,载荷也更小。根据最佳方案设计了多工位模具结构,并进行了生产验证。生产结果与模拟分析结果一致,铆套质量良好,无缺陷,尺寸、性能均能满足实际需求,生产效率大幅提升,实现了对哈克钉铆套工艺的升级。     

局部偏心形状零件的精密塑性成形技术研究

局部偏心形状零件结构比较复杂,广泛应用在机械传动中。本文根据该偏心形状零件结构特点,制定了冷温复合精密塑性成形工艺方案。重点设计了偏心冷镦挤预成形工序及温镦挤终成形工序,设计了偏心镦挤和等温镦挤模具,选择了合理的坯料润滑、模具预热及冷却条件,并进行了偏心形状零件的精密塑性成形实验。实验结果表明,采用该工艺及模具可以生产出尺寸精度较高及力学性能优良的偏心形状零件,且材料消耗少、生产效率高,具有较高的经济实用价值。     

六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺

六角抽孔螺栓头部具有较深的内孔,使得其工艺设计成为难点,针对该问题提出一种六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺。利用有限元模拟软件Deform-3D,对六角抽孔螺栓的多工位冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及损伤值分布,最后进行了工艺试验。研究结果表明:提出的多工位冷镦成形工艺是可行的,模拟得到的冷镦件充填饱满,在成形工位2、工位3和工位4时载荷值较大,分别为429,826和380 kN;损伤值最大为0. 38,小于40Cr钢的临界损伤值0. 42,不容易产生裂纹。工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,冷镦件尺寸一致性较好,说明工艺可靠,对该类零件的多工位冷镦成形工艺具有一定的指导意义。     

基于有限元分析的汽车用大法兰螺母冷镦成形技术

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模具的填充、材料的变形、等效应力的分布以及各工位的成形载荷情况,确定了更加可行的冷镦成形方案;最后,根据该可行方案对各工位的模具结构进行设计与制造,并装入6工位冷镦机中进行试模。结果显示：该冷镦成形工艺稳定,生产速度快,并且制造的大法兰螺母外形完整、质量好,无折叠和开裂等严重缺陷,使用性能满足厂家的需求。     

六角法兰面锁紧螺母冷镦挤成型数值模拟及优化

通过对六角法兰面锁紧螺母的结构分析,提出了两种成形工艺。利用Deform-3D有限元分析软件对两种方案进行数值模拟,并对冷镦挤成形过程中的应力分布、材料流动情况以及载荷行程规律进行分析。模拟发现:运用选择的方案成形的锁紧螺母在薄壁处不会发生折叠缺陷,六角和法兰面成型完整,无裂纹,整体填充饱满,表面质量高。模拟结果与实际相符,证明选择的方案冷镦挤成形工艺更优。     

基于有限元分析的汽车十二角半轴螺母冷镦工艺开发与应用

针对汽车十二角半轴螺母热镦成形工艺中存在的工序繁杂、生产效率低、产品性能差、材料利用率低和成本高等问题，设计了一种6工位自动化冷镦成形工艺对其进行替换。通过室温压缩试验建立了40Cr合金钢的Johson-Cook本构模型，同时，利用Deform-3D数值模拟软件完成了各工位的连续成形模拟，并根据螺母各阶段的金属流动规律、填充完整度、截面网格变形情况和断裂趋势等信息分析了冷镦成形工艺的可行性，基于载荷分析预测了成形力大小；然后根据分析结果和成形工艺完成了各工位模具的制作，并通过冷镦机进行了试模制件。结果表明，获得的十二角半轴螺母表面光洁，填充完整，无折叠和裂纹等缺陷，与模拟结果完全吻合，经测量检验，螺母各处尺寸均在公差范围内，符合使用要求，证实了冷镦工艺的可靠性，此冷镦工艺能够取代热镦工艺。     

深孔圆环成形缺陷分析及改进方案

以某深孔圆环为研究对象,针对其成形过程凸模磨损的问题,采用有限元软件DEFORM-3D对其成形进行模拟,从金属流线、成形载荷、应力分布等多方面进行分析。结果表明,初始工艺能够完成制件成形,但成形过程中局部材料受到较大的挤压应力,挤内孔成形过程中的局部金属流线较乱、流动阻力较大,导致成形载荷上升、模具磨损加剧。引入锥面成形工位,将初始工艺中的挤内孔工位拆分为锥面成形和圆角填充两个工位。通过模拟和实际试模,验证了改进方案的可行性,成形后的制件表面无折叠、裂纹、刮伤等缺陷,模具寿命得到明显提高,为实际生产提供了指导。     

钢丝固定块多工位冷镦成形工艺

根据钢丝固定块的材质及结构特点提出了多工位冷镦成形工艺方案,借助有限元分析软件DEFORM-3D模拟了固定块的成形过程,分析了固定块成形过程中的金属流动规律、应力应变分布情况和成形载荷。试验表明,采用该工艺方案成形的固定块充填饱满、未见折叠和开裂缺陷,数值模拟结果与试验结果相符,为实际生产提供了较好的指导作用。     

大规格电镦成形折叠缺陷分析及改进措施

针对原大规格电镦工艺方案成形与砧块接触面出现折叠缺陷,通过电镦过程观察和有限元分析模拟确定折叠产生于电镦开始时因电流和顶锻力发生变化产生小台阶,后续电镦过程的顶锻力持续施加并致使有小台阶的变形部位逐渐向砧块靠拢,并受砧块表面约束,坯料受反作用力将材料压凹陷形成凹坑,并在模锻时形成折叠缺陷,为提高电镦成形质量和避免模锻成形缺陷,提出初始电镦阶段采用多分段成形渐变工艺。有限元分析模拟显示,采用多分段成形渐变工艺锻造流线连续,未出现折叠缺陷。生产实践表明,改进方案可以避免折叠缺陷产生,能够满足实际生产需求。     

销钉多工位冷镦成形过程数值模拟及组织演变

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预、终镦的变形程度设计较合理,金属流动具有典型镦挤变形分区的特点,温度和载荷峰值随变形程度的增加而增大;ML35Mn钢冷镦显微组织中铁素体晶粒形状尺寸受变形程度的影响显著。     

活塞销冷镦挤成形微折叠缺陷分析及改进措施

针对活塞销采用原冷镦挤工艺方案成形后转角处出现的微折叠缺陷,通过微观组织观察和数值模拟确定微折叠产生于第2次反挤压,产生原因为:反挤压成形过程中,连皮厚度降低至一定值后,金属在转角处径向流动,导致一少部分连皮处金属在杯底转角处出现异常褶皱流动,形成微折叠缺陷。为提高活塞销成形质量和避免成形缺陷,提出采用"反挤压预成形+复合挤压终成形"的改进工艺方案取代两步反挤压成形的原工艺方案。数值模拟结果显示,采用改进工艺方案成形的活塞销锻造流线连续,未出现折叠缺陷。生产实践表明,改进方案可避免活塞销转角处微折叠缺陷的产生,能够满足实际生产要求。