大模数半轴齿轮温精锻成形数值模拟及试验

针对大模数半轴齿轮成形的特点,提出温精锻成形的工艺方案。采用DEFORM-3D有限元分析软件对半轴齿轮的温精锻成形过程进行数值模拟,对影响齿轮成形效果的坯料形状、模具运行速度、坯料加热温度及模具预热温度进行模拟分析;分析坯料在成形过程中的金属流动规律、应变分布、温度场分布,得到了模具载荷-行程曲线;试验验证了该温精锻成形工艺的可行性,为半轴齿轮实际生产工艺的改进提供了参考。     

钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，得到变形区的速度场，以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。井对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟，这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。     

基于Dynaform的气膜片工艺设计和坯料最优尺寸估算

通过计算机辅助建模和有限元数值模拟软件 Dynaform对气膜片的成形工艺和坯料尺寸优化进行了分析.阐述了净料成形工艺和净料成形模具的优点,根据仿真结果分析并确定坯料尺寸,实际试模验证了分析结果的准确性.无底截锥形零件的净料成形工艺具有实用及推广价值.     

曲轴锻造过程中的温度场仿真预测

阐述了塑性成形中热力耦合效应的数值分析方法,建立了曲轴锻造过程耦合计算的有限元模型,并进行了仿真分析。仿真结果表明,锻造成形结束时坯料局部温度有所上升,高达1210℃;锻件从锻造工序转移到切边工序后温度降低为1160℃;模具所受的最大热应力数值没有超过模具材料的高温屈服强度;摩擦系数对模具表层温度的影响态势中0．2和0．3是两个拐点。坯料及模具温度场的仿真预测为工艺及模具设计提供了依据。     

一种直齿圆柱齿轮精密成形的金属流动

为阐明直齿圆柱齿轮两步精密成形新工艺"半隆埂预成形+劈挤终成形"变形过程中的金属流动规律,以模数为4、齿数为12、齿厚为30 mm的实体齿轮为研究对象,运用Deform-3D数值模拟软件的点追踪功能,进行正、反向追踪观察分析。结果表明:预成形过程中,坯料发生整体镦粗变形,径向半隆埂状起伏侧面容易获得;终成形过程中,沿周径向宽度不大的范围内发生连续局部变形,齿槽空间原有金属被推向两侧,齿槽底面来自坯料非表层,齿顶金属由预成形的齿埂侧面转移而来,轮齿及齿槽金属均发生了较明显的轴向位移,且齿顶位移大于齿根位移,后期,部分表层金属作为余料被剥离,既为实际应用提供了工艺补偿环节,又去除了容易脱碳的表层。该工艺借助于构造不太复杂的模具和简单的模具动作,得到了清晰、饱满的轮齿及齿槽。     

基于Dynaform的气膜片工艺设计和坯料最优尺寸估算

通过计算机辅助建模和有限元数值模拟软件Dynaform对气膜片的成形工艺和坯料尺寸优化进行了分析.阐述了净料成形工艺和净料成形模具的优点,根据仿真结果分析并确定坯料尺寸,经过实际试模后进一步验证了分析结果的准确性.无底截锥形零件的净料成形工艺具有一定的实用价值,是值得推广.     

基于Dynaform的气膜片成形工艺和坯料最优尺寸估算

通过计算机辅助建模和有限元数值模拟软件Dynaform对气膜片的成形工艺和坯料尺寸优化进行了分析。阐述了净料成形工艺和净料成形模具的优点，根据仿真结果分析并确定坯料尺寸，经过实际试模后进一步验证了分析结果的准确性。无底截锥形零件的净料成形工艺具有一定的实用价值，是值得推广。     

推进剂贮箱零件侧翻孔电磁成形数值模拟

基于ANSYS多物理场耦合模块,采用松散耦合法,建立了推进剂贮箱零件侧翻孔电磁成形的有限元模型,揭示了坯料电磁力、应力、应变和厚度等的分布规律及其随时间变化规律,并优化了放电电压和成形线圈内径等工艺参数。分析结果表明:坯料在圆角区域应力和应变较大,且厚度减薄量较大;坯料圆角处残余应力较大。放电电压增大,坯料变形量增加,但厚度减薄量相应增加;线圈内径增大,坯料与模具最大间隙、最大夹角以及坯料最小厚度均先减小后增大。得到的放电电压和成形线圈内径优化值分别为40 kV和40 mm。     

2A12高强铝合金变断面挤压工艺仿真研究

挤压成形是变断面结构一种重要的成形工艺,采用有限元软件对2A12铝合金变断面管材挤压过程进行了数值模拟。研究了挤压过程中温度场和应变场在整个挤压过程中的变化特征,坯料温度、挤压速度、工作带长度和挤压模具锥角对模具口处温度场和应变场的影响规律。结果表明：随着挤压模具锥角、挤压速度的增加和坯料温度的降低,出口处温度场和应变场均匀性降低;工作带长度的变化对出口温度场和应变场的影响较小。     

半轴套管热挤压成形数值模拟与实验

根据半轴套管零件的特点,确定了热挤压成形工艺方案,采用DEFORM-3D有限元软件对成形过程进行数值模拟,分析坯料在制坯、正挤压和镦粗法兰3个工序中的应变分布、温度场分布和金属流动规律,得到了凸模载荷-行程曲线图;预测成形过程中缺陷产生的可能性,并分析坯料加热温度、凸模挤压速度、模具预热温度3个主要因素对正挤压成形效果的影响。生产验证了该热挤压工艺的可行性,为半轴套管的实际生产工艺的制定提供了参考依据。     

内径滚压连接三维有限元分析

通过对成形过程中关键问题的合理处理,建立了钛合金导管内径滚压连接成形,利用ABAQUS/Dynamic Explicit算法进行模拟计算,真实地反映了物理试验中各组件的运动情况;探讨导管材料塑性变形特点、成形后位移场分布,以及导管与管套之间接触力随时间的变化规律,从而掌握了滚压连接成形特点,模拟结果与试验吻合较好。综合分析得出,导管材料嵌入管套凹槽形成拉脱阻力和导管与管套之间存在残余接触压力,是连接成形的机理。     

TA18钛合金导管的内径滚压连接工艺

针对TA18钛合金导管开展了内径滚压连接工艺研究,研制了基于扭矩控制的滚压连接专用设备,实现了难变形钛合金导管的内径滚压连接成形;同时掌握了成形扭矩与连接件管端伸出量和连接件内径的关系,指出管端伸出量和连接件内径与成形扭矩呈线性递增关系,确定了最佳成形扭矩;采用痕迹法作为连接组件配合面密接度的检测试验方法,检测结果表明,管套与堵头之间的密封面沿圆周无间断,密接度达到100%。所研制的钛合金导管内径滚压连接件通过了配合面密接度检测和28 MPa液压系统性能验证,达到了28 MPa液压系统的性能要求。     

Explorative study of tandem skew rolling process for producing seamless steel tubes

The tandem skew rolling (TSR) process is a new metal forming technique for producing seamless steel tubes of various dimensions. In this paper, the overall details of the TSR process are described and the important process parameters that control the TSR process are systematically discussed. A new experimental method, developed under laboratory conditions, showed that the TSR process can produce seamless steel tubes with high manufacturing quality. Numerical simulations of the TSR process were carried out using commercially available FEM software (Deform) to show the stress, strain, and temperature distributions in the rolled tubes. In addition, the variation of forces and rolling torques during the process are analyzed. Based on the experimental and numerical investigations, the TSR technique has been found to be a viable process for enhancing the quality and productivity of formed tubular products.     

轧制速度对AZ31镁合金管材冷轧成形的影响

轧制速度是三辊式冷轧成形过程中关键的工艺参数,决定其力学特征及温升情况。基于此,本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象,通过全流程数值仿真计算,对比分析不同轧制速度在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律。结果表明,等效应力、等效塑性应变及节点温度均随轧制速度的增大而增大。通过元胞自动机模型及实验等手段,探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律;对比分析实验与模拟结果并结合多方面因素,得到800mm/s的轧制速度可以更好的满足工艺要求的结果,为冷轧镁合金管材轧制速度的选择提供依据。     

斜轧钢质高翅片管成形过程的数值模拟

针对斜轧钢质高翅片管变形机理研究相对落后的问题,通过Pro/E的曲面建模功能建立了轧辊的三维实体几何模型.利用DEFORM-3D软件,采用三维刚一塑性有限元法对斜轧钢质高翅片管进行了数值模拟.分析了轧件变形区的应力、应变场分布,得到了斜轧钢质高翅片管的成形规律.该研究成果为斜轧钢质高翅片管的深入研究提供了理论依据.     

响应面法在大锻件微观组织质量控制中的应用

以某T型截面大锻件分段多道次成形工艺为研究对象,引入数学统计工具-响应面法(RSM)对该分段、不连续变形下的组织均匀性控制问题进行了研究。将工艺条件-道次进行参数表征,采用有限元方法 (FEM)和响应面法相结合,建立了以改善锻件微观组织质量为评价目标,以坯料温度、压力机速度、上模斜角角度和道次表征量为设计变量的二阶响应模型。研究了设计变量与评价目标之间的作用规律,通过Matlab软件得到了最优锻造工艺和工艺参数组合,即采用3道次成形工艺,坯料温度为440℃,压力机速度为8 mm·s-1,上模斜角角度为160°。采用优化结果进行大锻件的生产试制验证,金像分析显示所成形锻件内部组织均匀,表明了应用RSM和FEM可以有效地对分段多道次成形工艺下的锻件组织均匀性进行控制。     

钛合金导管无扩口内径滚压过程的数值分析

针对钛合金导管内径滚压成形中的关键问题进行了有限元模拟分析。模拟结果表明:成形中滚柱径向进给使导管材料既产生径向流动又产生轴向流动;成形后导管管套之间存在的残余接触力,是导管管套紧密连接在一起的重要原因;最后参考有限元模拟结果,进行了管套与导管的连接成形试验,试验结果与模拟结果吻合,并且连接试验件顺利通过连接强度试验,证明连接件具有较强的连接强度和良好的密封性能。     

环件轧制过程三维动态数值模拟

由于环件轧制受到静力学、运动学和动力学因素的影响,使得控制环件成形具有高度的复杂性,采用传统的试凑法很难满足产品研发的需要。本文基于通用动力显式有限元软Ansys/LS dyna建立了RAW200/160-5型径轴向轧环机的三维仿真模型,对某矩形截面环件进行了虚拟轧制,结果显示了环件扩展和缺陷生成的动态过程以及应力、应变和位移云图。仿真结果表明,采用计算机模拟环件轧制生产过程,对于优化毛坯形状,制定或修改环件轧制工艺,缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要的意义。     

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形研究进展

局部加载控制不均匀变形与精确塑性成形关键理论与技术研究,既是先进塑性成形学科前沿领域中的关键和挑战性课题,又是航空航天高技术发展的迫切需求。文章以局部不均匀加载实现通常极难的板面内弯曲成形为切入点,发展了控制不均匀变形以实现精确塑性成形的理论与技术,为我国先进飞机发展面临的大型复杂整体钛框成形制造难题的解决,提供了启示。建立了薄壁管数控弯曲失稳起皱、回弹、截面畸变预测和成形极限分析的模型、过程仿真和优化设计的方法;揭示了其关键影响因素和影响规律;实现了难度很大的薄壁管小弯曲半径数控弯曲精确成形。建立了多道次普旋、曲母线和带内筋件强旋等复杂过程三维仿真模型,提出了解决不均匀变形导致的复杂成形缺陷和旋轮轨迹优化设计难题的方法。解决了大型铝型材先进等温挤压中迫切需要解决的多场耦合作用下温度与速度效应和控制的重大难题。发展了复杂环件辗扩过程和控制仿真的三维有限元模型以及临界摩擦系数确定的解析-数值方法;总结了冷辗扩3种塑性变形行为及多因素耦合对辗扩过程的影响;提出了率相关晶体塑性模型在有限元中实现的稳健算法,实现了冷辗扩宏观变形行为的细观响应描述。     

内螺纹冷挤压成形过程数值模拟

基于DEFORM-3D建立内螺纹冷挤压有限元模型,对其成形过程进行数值模拟。得到内螺纹冷挤压螺纹牙型,真实再现了内螺纹冷挤压三维成形过程;分析了内螺纹冷挤压成形过程中的等效应力应变及金属流动速度场的分布规律,说明了内螺纹冷挤压的成形机理;通过数值模拟得到了成形过程的挤压温度和挤压扭矩曲线,并进行了试验验证。