活塞头挤压工艺模具设计与数值模拟优化

分析DFL350型活塞头的成形工艺，设计活塞头的温挤压模具。并以Deform-3D为平台，建立活塞头温挤压成形的三维塑性有限元模型，对其成形过程进行了数值模拟，主要分析温度、摩擦因子、拔模斜度以及型腔结构对成形力和模具充填情况的影响，优化成形工艺和模具结构，得出变形过程中挤压件破坏因子分布图和行程载荷曲线，给出了DFL350型活塞头的温挤压工艺参数的选择、模具设计以及设备选择。     

高温连续挤压模具材料技术

结合高速铁路铜镁合金连续挤压技术阐述了高温连续挤压堵头模具的关键问题。针对高速铁路接触线常见的铜镁、铜锡以及铜银合金进行了连续挤压实验,研究了堵头模具材料在不同工作条件下的使用情况,分析了几种堵头模具材料的使用寿命及特点。结果表明,DURA3合金适用于高温连续挤压堵头模具,具有广泛的应用前景。     

活塞温挤压成形工艺分析及其成形过程数值模拟

分析CA6DL型活塞温挤压成形工艺,建立活塞温挤压成形的三维塑性有限元模型,通过对其成形过程进行数值模拟,获得了成形全过程的材料流动规律、模具充填、材料内部应变分布以及行程载荷曲线等,通过仿真模拟可知,活塞裙部充填较为困难.为活塞温挤压成形工艺与模具优化设计提供理论指导,在此基础上设计活塞温挤压成形工艺和模具结构.     

深孔筒形件挤压成形有限元分析

深孔筒形件的成形在挤压成形工艺中是一大难点,成形过程中的温度不易控制,使得模具强度降低,成形后的工件容易产生较大的壁厚差.本文在分析深孔筒形件的挤压工艺的基础上,利用非线性有限元软件MSC/Superform对深孔筒形件的挤压全过程进行了模拟,分29、39、82、91、103这5个时间步进行分析,得出挤压过程中的金属流动趋势;并且对成形过程中挤压件的各个部位的温度场进行分析,模拟出实际挤压过程中模具各个部位的温度,另外还得出了各个挤压工步的载荷--行程曲线,以便对模具及各种成形参数进行优化.最后按照模拟的工艺参数进行了试验,得出符合要求的工件.     

铜铝复合接触线连续挤压包覆过程的数值模拟

利用DEFORM有限元软件对铜铝复合接触线连续挤压包覆成形过程进行了数值模拟,研究了挤压过程中金属的流动规律及等效应力、等效应变和温度分布规律。结果表明,铝合金在流动过程中主要发生镦粗变形,该过程产生的变形热引起铝合金的温度升高。应变主要集中在堵头、靴座通道及模具型腔中,且在模口处易产生应力集中。复合变形区长度过短会导致铜铝界面结合变差,过长会阻碍铜铝包覆产品顺利出模。当变形区长度为3. 5～5 mm时,既保证了包覆产品的结合质量又能使产品顺利出模。最后采用试验验证了模拟结果的准确性。     

挤压轮转速对大管径电缆铝护套连续包覆成形的影响

挤压轮转速是大管径电缆铝护套包覆成形过程中的一个重要工艺参数,其对工装模具使用寿命、产品质量及生产效率具有直接的影响。基于SSLB500型双轮立式连续包覆机,采用有限元法,通过对Φ180 mm×4 mm电缆铝护套连续包覆过程进行数值模拟,分析在不同挤压轮转速下金属成形过程中的速度场、温度场及压力的分布状况,得到了挤压轮转速对电缆铝护套连续包覆成形过程的影响规律;基于相同模具结构,进行了转速分别3和7 r·min-1的铝护套连续包覆实验,实验结果与数值模拟所得规律相符,证明所建立的有限元模型正确。研究结果可供大管径电缆铝护套连续包覆工艺参数选择时参考。     

数值模拟模具内角对6082铝合金ECAP的影响

基于有限元分析,以6082铝合金为研究对象,采用DEFORM-3D分析了90~150°模具内角范围时等通道转角挤压(ECAP)过程中的载荷-行程曲线与应力及应变分布。结果表明,当模具内角为90°时,试样获得的等效应力和等效应变最大,塑性变形程度最强;随着模具内角增大,试样挤压过程中载荷值明显下降,试样中等效应力和等效应变减小,等效应变分布均匀性提高。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

直齿圆柱齿轮半固态挤压成形的数值模拟研究

采用商业有限元软件DEFORM-3D对7075铝合金直齿圆柱齿轮半固态挤压成形过程进行了数值模拟,得到其变形过程中的流动速度场和压力-行程曲线,分析了金属流动的规律.模拟分析结果表明,可以实现对7075铝合金的半固态挤压充型的模拟,进而获得充型完整、内部组织致密的成彤件.     

调频调幅式轴向振动挤压花键成形过程实验研究

研究了在低频振动花键挤压成形过程中成形力的变化规律和振动加工的降载机理。利用课题组研发的调频调幅振动挤压成形机为实验设备,搭建了成形力测量系统,实测花键振动挤压时成形力的变化,并对数据进行分析。结果表明:成形力的大小主要与振动的振幅有关,尤其是回退行程,当回退行程足够大时,模具与工件间的摩擦力将工件拉伸至屈服段,立即反向挤压,由于包辛格效应(Bauschinger),成形力显著降低;另外,良好的润滑条件可以有效降低成形力,模具回退瞬时离开材料变形区时,润滑液进入,降低了材料与模具间的摩擦,从而降低成形力。实验研究表明,对于模数为0.47、齿数为36的小模数渐开线外花键挤压成形,采用频率10 Hz、前进行程1.38 mm、回退行程0.67 mm时,成形力降低了27%,降载效果显著。     

型材挤压过程三维弹塑性有限元模拟

阐述了有限变形弹塑性有限元基本原理并给出有限元列式。基于ＡＮＳＹＳ软件平台,对壁板型材挤压过程进行了三维有限元模拟和分析,获得了型材挤压过程的位移场、应变场、应力场。对实际型材挤压中工艺参数选择和模具结构尺寸的修正起到了重要指导作用。     

铜包钢接触线坯连续包覆工艺优化设计

采用刚-粘塑性有限元法,建立了铜包钢连续包覆的三维热力耦合有限元模型,对变形过程进行了数值模拟。通过模拟,分析了芯线位置、挤压轮转速、导向模与凹模间隙等工艺参数对连续包覆过程的温度场、金属流动情况、挤压轮扭矩等的影响规律,得到了合理的工艺参数和优化的模具结构。     

复杂尾翼支座挤压成形工艺研究

建立了尾翼支座成形工艺的刚粘塑性有限元模型,采用三维有限元法对该零件两种成形工艺进行了模拟分析,确定合理的成形工艺。基于模拟分析的结果,设计出结构合理的成形模具,生产出的挤压件尺寸精度和力学性能都有较大的提高。     

复杂尾翼支座挤压成形工艺研究

建立了尾翼支座成形工艺的刚粘塑性有限元模型,采用三维有限元法对该零件两种成形工艺进行了模拟分析,确定合理的成形工艺.基于模拟分析的结果,设计出结构合理的成形模具,生产出的挤压件尺寸精度和力学性能都有较大的提高.     

铜母线大扩展比连续挤压成形过程的数值模拟

基于连续挤压法加工铜母线是一种成形稳定、节约能源的新型铜母线生产工艺,但对于铜母线大扩展比连续挤压成形规律尚需深入研究。该连续挤压成形过程具有变形剧烈难于扩展成形的特点,因此本文针对铜母线大扩展比连续挤压成形设计了曲面过渡的阻流环结构,根据设计出的阻流环结构进行了有限元模拟分析,掌握了铜母线在大扩展比条件下的连续挤压成形规律。基于有限元模拟结果进行了连续挤压实验,成功实现了铜母线大扩展比连续挤压成形,证明了有限元数值模拟分析的重要指导价值。该模拟计算对探索复杂的铜母线大扩展比连续挤压成形规律具有重要意义。     

塑料异型材挤出流动数值分析

采用三维有限元数值分析方法,以通用有限元分析软件ANSYS为计算平台,在得出流道内场量分布的基础上,以流动平衡性为评判标准,分析讨论了模具结构对挤出流动的影响以及一些挤出流动规律在挤出成型模具设计中的应用。     

铝合金杯类零件双面及侧面成形工艺研究

对于2A12铝合金阶梯形杯形件的塑性成形,传统工艺是由每一级的台阶单工序成形,积累为最终的多阶梯成形,由于多次加热、多套模具、多道次挤压、多道次定位放置的误差积累会造成尺寸精度低、能耗高、效率低、模具导柱和导套不耐高温的缺陷。对于杯形件的侧壁直肋与台阶外形,用传统工艺挤压内、外圆角(小于R0.5mm时)很难完成。通过有限元模拟和工艺优化,本文采用凹模内不脱模连续挤压、控制流向顺序的方法,以及采用十字键模口导向结构,形成了一次加热、一次放置毛坯成形多台阶、小圆角的新工艺。该工艺缩短了工时,提高了产品性能和材料利用率,为小圆角多台阶类型的零件实现短流程的挤压工艺转化提供了参考依据。     

汽车万向节叉热挤压成形的数值模拟分析

采用刚粘塑性有限元法对万向节叉热挤压成形过程进行数值模拟分析,综合考虑了变形、热传导、变形生热、摩擦生热等多个因素,得出了成形过程中金属流动变化的3个阶段。研究了摩擦条件和终锻温度对成形力的影响,得出良好的润滑条件和给模具进行预热,能够有效的控制成形力,有利于金属的流动及提高模具寿命。     

亚热精密成形过程模具磨损的数值模拟研究

采用数值模拟技术分析了亚热挤压成形阶段坯料及模具上的参量变化。基于修正的磨损模型,将其引入到有限元数值模拟软件中,对亚热挤压过程中模具磨损量的变化情况进行了分析,得到了不同变形阶段的瞬时磨损曲线及一次成形结束时的综合磨损曲线。利用研究结果对模具的磨损寿命进行了预测,与实际情况对比,两者吻合较好。