重型汽车新型同步环精锻成形工艺分析与试验研究

随着汽车制造技术的发展,作为汽车手动变速器关键零部件之一的同步环的锻造工艺也受到重视。锻造成形机理非常复杂,数值模拟是目前塑性成形分析中最有效的方法。介绍重型汽车新型同步环的锻造工艺,阐述精密成形工艺在生产中的运用,并对锻造成形过程进行了有限元数值模拟,模拟锻造成形过程中坯料的变形行为,同时对成形过程中的缺陷如折叠、裂纹进行预测。结果表明:模拟结果与实际生产相符。利用优化的参数来保证同步环的成形质量,可以有效地提高材料利用率,降低产品生产成本。     

高速磁浮车辆摇枕锻件优化的数值模拟与实验研究

高速磁浮车辆的摇枕形状复杂,在列车高速运行(500km.h-1)中承受强烈的振动和交变载荷,若坯料设计不合理,在锻造过程中经常会产生缺料、折叠等缺陷。本文提出利用计算机仿真优化坯料形状的方法,通过De-form-3D软件对摇枕锻造过程进行数值模拟。再对模拟结果反复分析,克服了由于金属流动不合理而产生的缺陷。逐步优化坯料的形状,并结合数值模拟中出现的体积损失等问题,进行实验对比,最终成形出合格锻件。锻件计算结果与实验基本一致,该方法可用于复杂锻件预制坯料的优化设计。     

TA15钛合金锻件模锻成形工艺研究

通过数值模拟方法研究了坯料尺寸、坯料转移时间对TA15钛合金模锻成形的影响。结果表明:坯料尺寸适当大于锻件尺寸,以及缩短坯料转移和闭模时间有利于模锻成形。实际锻造试验结果表明数值模拟结果与其基本相符,锻件具有较好的综合力学性能。与棒材坯料相比,锻件强度、硬度略降,冲击功明显提高。     

HXN5连杆锻造成形过程模拟分析及试验研究

本文以HXN5连杆为例,对其进行工艺性分析,制定了自由锻预成形后直接模锻的锻造工艺。借助Deform-3D有限元分析模拟软件,对连杆锻造成形的整个过程进行了模拟,优化了预成形坯料的尺寸,深入研究了模拟结果的速度场分布、模具磨损分布、材料流动速度,并用220000k N电动螺旋压力机上的实际锻造工艺对其进行了验证,结果表明,锻造工艺与模拟结果吻合,模拟分析为工艺优化和模具设计提供了可靠的理论依据。     

视镜座锻件锻造过程的数值模拟

使用DEFORM-3D软件对视镜座锻件的热锻过程进行了分析,并对锻造工艺及毛坯分别进行了优化.研究表明,数值模拟结果与实际生产比较接近,可为锻造生产提供关键的参考数据.因此,在很大程度上可减少试验时间和生产成本,提高生产效率.     

矩形截面锻件的径向锻造力与展宽

首先针对矩形截面锻件径向锻造工艺进行了试验研究,并采用有限元法进行了三维数值模拟,不同压下率条件下模拟与试验所得的锻造力误差不超过5%,表明有限元模型是合理的。采用有限元模拟方法,分析了压下率和送进率等参数对径向锻造力与坯料展宽的影响规律。采用回归正交试验方法,将无量纲化的工艺参数对径向锻造力与坯料展宽的影响规律拟合为二次多项式,拟合结果与有限元模拟结果的误差不超过6%,表明拟合公式是合理的。这些拟合公式可用于矩形截面锻件径向锻造工艺的设计和优化。     

基于响应面法（RSM）的锻造预成形多目标优化设计

以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response surfce Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究.首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论.其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计.结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计.     

高强度钢板的轿车支柱内板成形工艺研究

高强度钢板在成形过程中对工艺参数比较敏感,容易出现破裂等缺陷。采用有限元数值分析技术,对某轿车高强度钢板支柱内板结构零件的拉延工序进行数值模拟分析。对影响拉延成形质量的工艺参数进行了优化,主要对零件的坯料形状、拉延筋和压边力进行优化,通过对FLD图的分析以及综合考虑生产成本等问题,得到了坯料的形状,合理的拉延筋布置和合适的压边力。最终将优化后的模拟分析结果与实际生产出来的拉延件结果进行对比,验证了数值模拟的有效性,生产出质量较好的产品。     

TA15钛合金大型整框锻造成形数值模拟与实验研究

应用有限元软件DEFORM-3D对TA15钛合金大型整框零件锻造成型过程进行数值模拟分析,确定了合理的坯料形状尺寸,选择了合理的模锻工艺参数,形成了可行的整框模锻件的模锻工艺.对数值模拟结果进行了验证性生产试验.结果表明,采用模拟方法所确定的坯料所生产出的终锻件成形质量良好、工艺可行、模具设计合理,整框锻件产品性能稳定可靠.     

基于响应面法的汽车发电机磁极锻造成形工艺多目标优化

针对汽车发电机磁极锻造成形过程中出现的填充不满、成形载荷过大、局部应力过大等缺陷,采用Deform软件对磁极锻造成形过程进行数值模拟分析。以降低未填充率、成形载荷和局部应力最大值为优化目标,以坯料直径、锻件温度、挤压速度和摩擦条件为优化变量,通过4因素5水平的中心复合试验,采用响应面法进行建模分析,最终得到3个优化目标的二阶响应面模型;对所建立的模型进行方差分析,通过模拟试验验证了该模型的准确性和可靠性。实际生产表明:采用优化工艺参数组合可以得到成形缺陷较小的磁极锻件,锻件成形精度可以达到±0.5 mm;成形载荷和局部应力最大值得到降低;提高了模具寿命及生产效率。     

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。     

铝合金叶轮半固态锻造成形技术研究

研究了7A09铝合金叶轮的半固态精密锻造成形,提出了直接加热-等温处理制备大直径半固态组织坯料的工艺方法,探讨了大直径坯料组织制备中应该注意的问题.采用数值模拟对叶轮的半固态成形过程及主要工艺参数的影响进行了分析,并以分析结果为依据实现了叶轮的半固态锻造成形.对半固态成形锻件的热处理工艺进行了研究,获得了良好的综合力学性能指标,即:抗拉强度≥500 MPa,伸长率≥9％,硬度(HB)≥160.     

Analytical Approach to Elimination of Surface Micro-Defects in Forging

Initial surface micro-scratches due to cropping, rolling or handling change that cause crack or lap defects during forging and reduce the quality of forged products. Elimination of surface micro-defects in forging is pressing problem in forging industry. A new method of finite element analysis featuring effective meshing and an adaptive remeshing system is applied to clarify the mechanism of the formation or the disappearance of surface micro-defects in forging. V-shaped and rectangular scratches on the surface of billet are simulated under the axisymmetric assumption and the basic deformation of scratch during upsetting and the influence of friction on the deformation of micro-defects are discussed. Shallow V-shaped scratch on the top surface of billet tends to disappear and deep scratch becomes lap defect during upsetting. Defects are more likely to disappear under low friction. It is possible to predict that an initial surface micro-scratch on the billet remain or not as a defect after forging.     

用实心坯料冲挤精锻直齿圆柱齿轮的计算机模拟

本文利用有实验根据的变形流动模式建立动可容速度场 ,利用上限法模拟用实心坯料精锻直齿圆柱齿轮时坯料的外形尺寸变化和力—行程曲线 ,所得结果与实验测定值很一致 ,可供冲挤精锻工艺设计参考。     

有限元模拟TC11叶片等温锻坯料温度对成形的影响

本文选用了两种不同温度的坯料进行模拟分析,温度分别是915℃、935℃。TC11钛合金叶片压制采用等温锻工艺,可有效消除叶片内的冷模组织,显著提高叶片内温度分布均匀性。模拟结果显示,两种温度坯料均满足等温锻工艺要求。但是坯料温度较低时,成形完整时需要较大成形载荷,模具磨损也更明显。坯料最高温度不能超过935℃,最佳区间为925℃~935℃。其中坯料温度为935℃对于降低成形载荷更加有利。     

不锈钢管接头成形过程的有限元模拟与实验研究

根据不锈钢管接头的形状结构特点和材料成形性能，确定该零件可采用正挤压——镦粗二次成形和一次正挤压成形两种工艺进行加工。运用有限元软件Deform-3D对确定的成形工艺过程进行模拟分析，得到金属变形和载荷变化等规律，通过工艺实验，验证模拟分析结果。结果表明：采用正挤压——镦粗二次成形时工艺力较小、变形均匀性好，采用一次正挤压成形工艺力大。     

活塞尾锻造工艺分析及数值模拟

详细分析了活塞尾锻件模锻工艺方案及关键技术特点，提出了闭塞制坯、终锻成形及切边工艺方案，并用Deform-3D软件进行有限元模拟分析。模拟结果显示，只要在两工步间合理分配变形量，即可顺利成形锻件；同时，斜底凸模较平底凸模更容易制坯。该工艺方案可行，能保证生产时工艺的稳定性。     

差温无模预成形锻造的有限元模拟研究

利用热力耦合有限元方法 ,对AISI10 4 5钢圆柱体坯料在环形加热源局部加热下的差温无模预成形锻造过程进行了模拟研究。模拟结果表明 ,在坯料中获得和控制大梯度分布的不均匀温度场是实现无模预成形锻造的关键。复杂零件成形必须合理地组合加热源和冷却源 ,以便产生所需的温度梯度场。在快速变形条件下 ,变形过程中的持续加热对金属的流动影响甚微 ,变形前的温度分布基本上决定了金属的流动 ,但在慢速变形条件下 ,变形过程中的持续加热对金属的流动产生一定的影响 ,其影响程度视零件复杂程度而异。从该文研究结果可以预见 ,差温无模锻造可以发展成为一种无模锻造制坯新工艺     

积极摩擦下直齿轮精锻工艺与实验研究

针对直齿轮精锻成形工艺中存在的两个主要问题:齿形充填困难和成形载荷过大,基于积极摩擦作用基本思想,采用物理模拟和数值模拟相结合的方式,分别对实心坯料和空心坯料下直齿轮精锻成形过程进行了实验研究。结果表明,积极摩擦作用对实心坯料直齿轮精锻成形影响较大,与传统闭式模锻相比,不仅有利于降低直齿轮精锻成形的成形力,还能得到良好的充填效果;而对空心坯料直齿轮精锻成形影响较小,无论有无积极摩擦,齿轮充填效果均较好,成形力改变幅度仅为2.35%。     

环形件摆动辗压变形机理三维刚塑性有限元分析

本文从摆动辗压过程中坯料螺旋式送进的事实出发, 建立了符合摆动辗压实际变形条件的力学模型, 利用自行开发的刚塑性有限元软件对环形件摆动辗压变形进行了分析, 得出了环形件摆辗变形时接触区域的速度场和应力应变场, 给出了接触区域金属的流动规律, 揭示了环形件摆动辗压的变形机理。光塑性实验与模拟结果吻合较好。