高频电液激振冷挤压数值模拟及其减载实验研究

针对冷挤压成形过程中流动应力大、零件成形所需压力高的问题,提出了一种新的挤压工艺,设计了一种新的电液高频轴向振动激励冷挤压试验平台及相应冷挤压模具。利用Deform-3D软件建立了有限元分析模型,分析了在轴向振动激励下该模型的成形过程降载效果,精确地模拟了万向节轴套的冷挤压成形过程的挤压力的变化,比较了传统挤压形式下和轴向振动激励形式下的成形压力值,通过挤压试验验证了模型模拟的准确性。试验结果表明,该新的挤压成形工艺能使万向节杯套成形压力降低21.78%,减载效果明显。研究结果表明,这种新的成形工艺可以为一些难成形零件的冷挤压成形加工打下良好基础。     

二维电液颤振对冷挤压成形的影响

针对冷挤压成形过程中变形抗力大、金属流动困难导致模具磨损较大等问题,提出了一种二维电液颤振辅助冷挤压成形工艺,并运用Deform-3D有限元分析软件建立二维电液颤振辅助冷挤压成形的有限元模型,对比分析了无颤振成形方式以及轴向颤振激励下成形、径向颤振激励下成形及二维颤振激励下成形的成形过程。研究结果表明：与无颤振成形方式相比较,成形载荷在二维颤振激励、轴向颤振激励和径向颤振激励成形方式下,分别减小了26.1%、 13.2%和 5.7%。二维颤振激励成形方式下的成形载荷最小,且金属流速显著增大,应力场分布更加均匀。     

电液颤振对冷挤压塑性成形件金属流线及晶粒组织的影响

针对冷挤压成形过程中金属变形抗力大、模具易磨损等不足,提出一种新型冷挤压工艺,即在冷挤压成形过程中引入振动激励信号。运用DEFORM-3D有限元分析软件构建系统仿真模型,分别在有无施加颤振两种挤压方式下进行模拟仿真。仿真结果表明,施加颤振信号能促进金属的流动,金属流动速度达到62.4 mm/s,网格流线变形程度比传统挤压方式下的变形程度小。设计了电液式颤振冷挤压实验平台及模具,分别在有无施加颤振两种挤压方式下进行实验,并将所得成形零件用体积分数为4%的硝酸酒精溶液腐蚀,利用扫描电镜观察零件剖面。实验结果表明,施加颤振信号后,晶粒由原来的大小为3.3～5.0μm细化到1.7~3.3μm,晶粒变形更加均匀,变形组织更加细密,金属纤维组织变得更细更长。     

不对称万向节叉冷挤压成形有限元模拟和模具设计

基于DEFORM-3D软件对不对称万向节叉冷挤压成形过程进行有限元仿真,分析成形过程中行程载荷曲线、金属流动、温度场和等效应力分布,预测了模具设计中可能出现的问题。根据有限元分析结果指导设计了一套不对称万向节叉的模具,有效缩短了模具设计周期,降低了模具设计成本。     

163F 气门挺杆冷挤压工艺试验总结

冷挤压是使金属毛坯在凸、凹模压力的作用下,金属产生塑性变形,从模具型腔中挤出零件的一种压力加工方法。按金属的流向可分为正挤压和反挤压。前者金属流向和凸模运动方向相同,一般分为实心件正挤压和空心件正挤压;后者金属流向和凸模的运动方向相反。实践证明,冷挤压成形的零件比切削零件质量好、效率高、节省材料。在省机械研究所协助下,江门汽油饥厂于74年3月开始试验气门挺杆冷挤压,先后进行了三次试挤,初步取得成功,并已投入小批生产。现将试验情况总结如下。     

冷挤压技术在齿轮成形中的应用

论述了采用冷挤压工艺代替传统的切削加工生产直齿圆柱齿轮的优点,并且对直齿圆柱齿轮零件进行了冷挤压工艺过程分析,拟制了新的工艺方案,对模具结构进行了合理的设计,提高了金属的填充能力并降低了成形压力.     

气门顶杆冷挤压过程模具磨损研究

通过分析零件的结构特点,基于气门顶杆的零件图设计出挤压件图。通过Archard磨损模型分析了模具磨损原因。利用DEFORM-3D的数值模拟功能分析了摩擦因数、成形速度和模具硬度对冷挤压成形过程中模具磨损的影响。结果显示:摩擦因数越低,磨损量越小,为了节约成本和简化润滑过程,选择摩擦因数接近0.1的模具磨损量较小且满足工艺要求;成形速度在30mm/s时,凹模磨损量最小,凸模磨损量较低;模具硬度增高,磨损量减小,模具硬度在接近60HRC时磨损量较小且性能稳定。数值模拟的结果为实际生产中加工工艺参数的选取提供了一定的理论指导。     

万向节十字轴套筒的热挤压成形工艺

基于有限元模拟技术,借助DEFORM软件对万向节十字轴套筒零件的热挤压成形过程进行数值模拟。通过对不同直径的坯料进行数值模拟,对其结果进行对比分析,以获得成形效果较好的毛坯;通过不断改变工艺参数,分析凸模运动速度、摩擦系数及其温度对热挤压工艺的影响。以成形载荷、等效应变及其等效应力的大小作为评判标准,并由正交试验获得热挤压成形过程中最佳的工艺参数组合。为套筒类零件的实际生产加工提供了一种优质、高效且低成本的成形工艺。     

基于正交试验的梭床冷挤压过程数值模拟分析

基于Deform-3D对梭床的冷挤压成形过程进行数值模拟。通过正交试验的极差法和方差法,以最大成形载荷和凸模磨损量为目标变量,分析凸模材料硬度、挤压速度和润滑系数等关键参数的影响,从而获得最优工艺参数组合方案:凸模材料硬度为65HRC、润滑系数为0.1、挤压速度为30mm/s。利用最优工艺参数进行二次数值模拟,并对比了优化前后的最大成形载荷和凸模磨损量,以达到冷挤压最优效果,并通过折叠角和损伤因子分析得出满足此锻件的冷挤压成形要求,为实际的锻造生产过程提供理论指导。     

轴承套圈冷挤压

美帝Verson公司曾设计和制造了一套年产147,500,000件轴承套圈的冷挤压机,自动装置和模具。这些装备用于生产万向节轴承套,圆锥滚子轴承套圈,双列圆锥轴承套圈和推力轴承套圈。全部套圈由10条自动线进行生产。 万向节轴承套通常是在自动车床上加工的,目前已采用压力机冷挤压,生产率为54件/分,材料节省60%。冷挤压件的金属流线,不象自动车削那样被切断,所以零件强度比较好。试验表明:挤压的万向节轴承套没有在底部四周破坏的,而以前由棒料车削加工,底部破坏是一个很大的问题。 圆锥滚子轴承套圈冷挤压具有与万向节轴承套冷挤压的同样优点。由棒料加工的套圈流线与套圈轴线平行,因而流线被滚动表面切断,流线端部出现在受滚动压力的表面上,它加速了金属的疲劳,产生剥落,从而降低轴承的使用寿命。冷挤压套圈的流线沿套圈的外部分布,消除了不良的流线端面露出现象。材料经过冷加工,密度较大,能增加轴承静力学和动力学性能,延长了轴承使用寿命,并有可能采用比较便宜的钢材。 冷挤压套圈的后工序加工或终磨留量极小,因此零件的硬化表面完整的保留下来,这对轴承套圈是很有利的。     

带法兰阶梯轴冷镦挤复合成形工艺研究

针对带法兰盘阶梯轴的结构特点,提出了镦挤复合成形工艺方案,并分别研究了在冷镦挤条件下,不同直径坯料对成形过程的影响.采用有限元模拟软件对带法兰盘阶梯轴的成形过程进行了数值模拟,比较分析了不同坯料尺寸对变形过程中金属流动、应变以及载荷曲线等的影响.试验结果表明,采用冷镦挤复合成形工艺成形带法兰盘阶梯轴,可以获得高质量和高精度的锻件,实现近净成形.     

某型号行星齿轮冷闭塞精锻成形工艺分析

采用数值模拟和物理实验相结合的方法开展了差速器行星齿轮闭塞式冷成形工艺研究,深入分析了变形过程、金属流动场、成形载荷等,并基于浮动凹模技术设计了三层组合凹模结构。模拟结果表明：金属首先充填小端齿形,且大端齿顶溢流槽的存在显著改善了成形末期金属的流动状态,相比无溢流槽时总成形载荷由9550kN减小至5576kN,合模力减小50.72%,仅为2464kN。最后,进行实验试制,所得齿轮齿形充填完整,表面光洁,无需机加工,成形质量较好。     

基于振动信号的冷挤压内螺纹加工状态研究

研究了内螺纹冷挤压加工过程不同加工状态下的丝锥振动信号,分析了产生这些变化的原因,以深入研究振动信号变化规律与挤压丝锥磨损状态之间的关系,为内螺纹冷挤压工艺参数的进一步优化提供依据。试验分析结果表明,在不同加工状态下,振动信号变化趋势相同,信号频率主要分布在100Hz-1000Hz之间,主频分布稳定,丝锥的磨损只影响到各主频的幅值。在正常加工条件下,振动情况随着丝锥的磨损而加剧;出现加工异常情况,丝锥振动情况有所减缓。     

冷挤压塑性流体动力润滑分析

应用流体动力润滑理论和塑性成形原理,分析了冷挤压润滑过程。在挤压的起始和终止阶段为非稳态流体动力润滑,而中间阶段可近似为稳态流体动力润滑。考虑冷挤压在高压及大剪切应变率工况下润滑剂的非牛顿特性,运用Ostwald非牛顿体模型,分别建立了冷挤压非稳态和稳态的塑性流体动力润滑（PHD）模型。采用Monte Carlo法得到了冷挤压润滑过程的油膜厚度、油膜压力以及摩擦力的分布规律。     

基于振动信号的冷挤压内螺纹加工状态研究

研究了内螺纹冷挤压加工过程不同加工状态下的丝锥振动信号,分析了产生这些变化的原因,以深入研究振动信号变化规律与挤压丝锥磨损状态之间的关系,为内螺纹冷挤压工艺参数的进一步优化提供依据。试验分析结果表明,在不同加工状态下,振动信号变化趋势相同,信号频率主要分布在100Hz~1 000Hz之间,主频分布稳定,丝锥的磨损只影响到各主频的幅值。在正常加工条件下,振动情况随着丝锥的磨损而加剧;出现加工异常情况,丝锥振动情况有所减缓。     

矩形花键轴冷挤压的数值模拟分析

采用金属成形有限元分析软件DEFORM,模拟CG125摩托车发动机主轴的矩形花键冷挤压成形过程,得到挤压过程中的模具受力图及坯料的应力分布图.结合数值计算的结果,探讨冷挤压过程中的塌角与金属堆积现象.工艺实验表明,该冷挤压工艺与模具设计合理,数值模拟分析对冷挤压模具设计具有一定的指导意义.     

A Study on the Extrusion by a two-step process for manufacturing helical gear

Much research has been carried out in the manufacturing of helical gears by cold forging or by extrusion. Although cold forging is applied to some bevel, spur, and helical gears, problems in connection with the reduction forming load and tool life still make it difficult for these methods to be commercialized. In this study, focusing on reducing a load in forming helical gears, the extrusion of helical gears by two-step process is proposed. This process is composed primarily of extruding a billet to a spur gear and then twisting the previous spur gear extruded to a helical gear. Cylindrical billets of Cr-Mo steel(SCM 415) and aluminium alloy(Al60 series) were used as specimen materials for the experiments. The maximum loads obtained by upper-bound analysis and FEM are compared with the results of experiments. The loads of the analysis have good agreements with those of the experiment. The newly proposed method can be used as an advanced technique that remarkably reduces the forming load and replaces the conventional forming.