结合齿预锻件的精密锻造成形工艺探讨

汽车变速箱的结合齿精密锻造成形工艺是汽车零部件的一种新型制造工艺。为了解决热锻预成形时锻件定位凹槽对齿形充填及金属折叠的影响,应用数值模拟软件对结合齿精密锻造的预锻件成形工艺进行模拟研究。通过优化预锻工序模具的关键参数来降低终锻工序的载荷,使终锻工序载荷由28546 k N降到21883 k N。并进行了结合齿的热锻成形试验,试验结果表明,优化工艺参数后改善了结合齿锻件的充填质量并避免了折叠缺陷,试验结果与模拟结果相吻合,证明了该新工艺在实际应用中的可行性。     

多工位锻造工艺的多目标优化算法

针对多工位锻造过程中出现的充填效果不佳、折叠和载荷过大等问题,以凸轮零件为例,采用基于有限元模拟和近似模型的优化方法实现其工艺的多目标优化,并重点探讨直接搜索算法、粒子群算法、遗传算法等3种算法的优化效果。比较优化设计结果与初始设计结果,3种优化算法均较大程度地降低了成形载荷,改善了成形质量。其中遗传算法的总体优化效果最为显著,总体载荷从初始设计的534kN降低到391.9kN,降幅达到26.6%,3处难充填区域的充填效果得到很大程度的改善,达到了预期的优化效果。     

基于BP神经网络和遗传算法的齿轮坯预锻件多目标优化设计

在齿轮坯多工位锻造生产中,齿轮坯预锻件的设计直接影响到终锻时金属流动、锻模型腔的充满情况、锻件质量和模具寿命.本文利用BP神经网络处理高度非线性问题的特点,建立了预锻件尺寸和终锻成形力、终锻最大模具应力之间的网络模型,再结合遗传算法的全局寻优功能,确定了在终锻成形力最小以及终锻最大模具应力最小时的最佳的预锻件形状和尺寸.     

多斜孔钢框架关键结构锻件成形模拟及工艺优化

针对建筑上多斜孔钢框架关键结构锻件在锻造成形中易产生四角斜孔边缘折叠、四角充填不完全、成形载荷大和模具寿命低的问题,依据不同形状下的初始毛坯在终锻成形时的不同成形效果,提出了基于毛坯形状优化的精整方法。借助数值模拟软件Deform-3D模拟和分析了钢框架关键结构件锻造成形过程,结果表明采用新工艺锻件成形良好、模具受载合理。并采用黄金分割法,以成形载荷为目标函数,对初始毛坯形状的精整参数进行优化设计,在保证锻件成形饱满的情况下,使成形载荷降低了12.32%。最后,通过生产实践验证了模拟结果与生产实际基本一致,锻件质量满足要求,无折叠、充填不完全等缺陷;模具的锻打数量增加,提高了模具的使用寿命。     

汽车变速箱花键轴多工位锻造工艺模拟及应用

为加快生产速度,并节约人工、材料和时间成本,以一种汽车变速箱花键轴为研究对象,尝试将加工工艺改为多工位锻造,并联合Deform-3D软件进行同步研究。根据零件外形特征和加工材料的极限变形程度初步设计了两种理论上比较可靠的多工位自动锻造成形工艺,通过搭建符合实际条件的虚拟锻造试验平台完成了两种工艺的成形模拟,并根据成形结果进行了工艺评定,分析和对比了等效应力、载荷变化规律等试验结果。结果表明：设计的两种多工位锻造工艺基本可行,并且工艺1在零件成形质量和模具寿命方面表现更好。最后,参考工艺结果通过工业试验完成了变速箱花键轴的制造,锻造速度快,生产稳定,并且零件生产质量较好,无裂纹等缺陷,验证了多工位锻造工艺方法的有效性。     

球头销多工位冷锻工艺

基于理论分析与实验验证,提供了一种多工位冷锻工艺生产球头销。球头销多工位冷锻成形工艺存在两种可选方案,为了得到最佳成形方案,采用了Deform-3D有限元软件对两种工艺方案进行仿真计算。对比了两种方案的应力-应变、成形载荷、材料损伤值,得到最佳工艺方案。根据最佳工艺方案,设计了相应的模具,并针对球头销头部脱模困难的问题,提供了一种浮动哈夫分模方案。实验表明,球头销成形分配合理、填充饱满,无裂纹、飞边等缺陷,浮动哈夫分模顺畅。多工位冷锻工艺研究中,有限元技术的应用、模具及浮动哈夫分模的设计均对同类型的研究有一定的参考价值。     

汽车盘体零件闭式锻造工艺研究与模具设计北大核心CSCD

以汽车盘体零件为研究对象,针对开式锻造和机加工生产方式耗时废材、产品质量稳定性差的问题,提出采用闭式锻造成形技术。首先,根据零件的结构特征,确定了成形方案,并设计了3种预锻件结构;其次,利用Deform-3D软件建立了材料的高温流变应力模型及有限元分析模型,并对3种不同方案下盘体零件的成形过程进行了数值模拟,分析了零件的成形结果,比较了预锻工序和终锻工序的最大成形力及模具磨损情况;最后,根据最佳方案设计了闭式锻造模具结构,并进行了实际锻造试验。结果表明:该工艺可靠,模具结构稳定且无异响,脱模流畅,获得的汽车盘体零件成形良好,无充不满、刮痕等缺陷,尺寸质量满足要求,为企业降低了生产成本。     

气门弹簧座多工位锻造工艺优化及数值模拟

多工位高速锻造技术是一种新型锻造技术,在很多发达国家已经得到广泛应用,它在提高生产效率的同时也节省了成本。利用Deform-2D软件分别对柴油机气门弹簧座多工位锻造的两种不同方案进行了数值模拟,对模拟得到的应力分布、载荷变化分布、变形量和损伤值分布等信息进行了分析与比较。优化目标要求在多工位高速锻造过程中每个工位模具载荷较小且每工位分布均匀,同时生产出的零件表面质量好,无裂纹。而第2种方案更符合此优化目标。经试验验证,按照第2种方案生产出的零件填充饱满,无裂纹等缺陷,更适用于采用多工位高速锻造的方法进行锻造。     

精密锻造技术的研究现状及发展趋势

综述了精密锻造成形技术的研究与应用现状，介绍了冷精锻、热精锻、温精锻及复合精锻工艺的应用现状和发展方向；分析了精密锻造设备的特点及应用现状；总结了精密锻造模具的特点，介绍了模具弹性补偿、高速切削、模具补焊等先进的模具设计、制造技术；从数值模拟和反向模拟两个方面综述了成形过程模拟技术在精密锻造工艺中的应用情况及存在的问题；介绍了精密锻造工艺优化技术的研究现状。最后对精密锻造成形技术发展方向进行了展望。     

一种车用法兰盘零件的锻造工艺研究及模具结构优化北大核心CSCD

为解决一种车用法兰盘零件传统制造工艺效率低、材料利用率低、生产成本高、产品使用性能差等问题,设计了一种3工位热模锻成形工艺,依次经预成形、预锻、终锻成形。为保证工艺质量,利用Deform-3D软件对法兰盘零件的成形过程进行了模拟,根据金属变形过程确定了工艺中的隐藏缺陷;对预锻模具结构进行了优化,提出了两种改进方案,同时依次进行了成形检验,并对比了改进后两种方案的终锻件的温度分布、预锻和终锻工位的锻造力及模具磨损情况。结果表明,改进后工艺可解决锻造缺陷,并且采用改进方案2,对法兰盘锻件质量的提高和模具寿命的延长更有帮助。最后,进行了法兰盘零件的热模锻试验,得到了符合预期的法兰盘零件,有效解决了目前面临的难题。     

基于微观组织优化的锻造工艺预成形及毛坯形状优化设计

以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了晶粒尺寸、锻件形状子目标函数以及无量纲化的总目标函数,确定了预成形形状作为优化过程的设计变量;给出了优化设计的具体步骤,采用微观遗传算法和有限元模拟方法开发了基于预成形设计的锻造过程微观组织优化程序;并对典型的圆柱体镦粗进行了面向微观组织优化的预成形设计,给出了能够获得具有良好微观组织的镦粗成形预成形模具型腔形状。通过分析不同高径比的初始毛坯形状对微观组织优化目标函数值的影响,给出了较为合理的初始毛坯形状高径比取值范围。     

面向微观组织优化的锻造工艺预成形优化设计及实验研究

以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了锻造成形过程微观组织优化目标函数,并确定锻造成形预成形形状作为优化过程的设计变量。采用遗传算法和有限元模拟相结合的方法,开发了锻造过程微观组织优化程序,对典型的H型锻件进行了面向微观组织优化的预成形设计,取得了较好的效果。并根据优化设计的结果进行了实验研究,优化结果的晶粒尺寸及其分布趋势与实验结果比较吻合。     

基于智能算法和数值模拟协同的凸轮轴锻造优化

为了解决凸轮轴热锻过程中的材料浪费和成型载荷较大的问题,基于遗传算法、克里金预测和数值模拟的动态协同技术,提出了将填充、折叠作为约束的热模锻坯料优化策略。在优化过程中,克里金模型用于构建局部区域的梯度信息,并用数值模拟对克里金模型进行动态矫正,遗传算法控制设计变量的进化方向。用凸轮轴锻件作为优化案例,并对凸轮轴锻件的形状进行分析,设计了一种坯料形状并选用其3个尺寸参数作为优化参数。优化结果表明：该方法能够优化3D成型问题,可显著减少下料体积、节省大约27.81%材料。优化后的坯料能够满足充填完整约束、无折叠约束,并且优化后的成型载荷降低了大约71.43%左右,优化后的设计变量取值为D₁=40.6,D₂=60,D₃=16.6。     

面向微观组织优化的锻造工艺预成形优化设计

以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了锻造成形过程微观组织优化目标函数,并确定锻造成形预成形形状作为优化过程的设计变量,给出了优化设计的具体步骤,采用微观遗传算法和有限元模拟方法开发了锻造过程微观组织优化程序,并对典型的圆柱体镦粗进行了面向微观组织优化的预成形设计,取得了较好的效果.     

基于田口试验的轮毂法兰盘热锻工艺优化

采用Deform-3D有限元数值模拟软件对轮毂法兰盘热锻成形进行数值模拟,并对初定成形工艺方案进行分析,确定了预锻+终锻成形方案。针对工件表面应力较大、模具磨损较为严重的问题,通过田口试验优化法对成形参数进行优化组合。模拟结果表明,当轮毂法兰变形温度为1200℃、模具温度为230℃、变形速率为1.0 mm·s~(-1)、摩擦系数为0.05时,工件应力、模具载荷和模具磨损能有效降低,且工件成形质量较优。各参数对零件质量和模具磨损的影响程度依次为:摩擦系数变形速率变形温度模具温度。     

基于动力学性能的粘片机2PRR焊头机构尺度优化

IC粘片机的2PRR焊头机构为高速高精度运动部件,仅以尺寸和运动学指标对其进行优化设计难以达到性能最优的效果,故提出了基于动力学性能指标最优的尺度优化方法及其求解算法(双重遗传算法)。首先,建立2PRR并联机构的动力学方程并确定其关键尺寸和工作空间基准点坐标作为优化变量;然后,以工作空间范围内动力学性能最优为目标建立优化模型,并列出了约束条件;最后,通过双重遗传算法求得优化结果。算法结果收敛表明该方法有效。该方法对高速高精度机构的优化设计具有参考价值。     

控制变形均匀性的锻造预制坯优化设计

锻件变形的均匀程度是衡量锻件质量的一个重要指标，该文以提高锻件的变形均匀程度为优化设计目标，以刚粘塑性有限元为工具对锻造过程优化设计进行了研究。确定了目标函数的表示方法、优化设计方法及优化设计变量。基于刚粘塑性有限元和优化设计基本理论，编制了相应的优化程序，并对一轴对称锻件的镦粗压下量进行了优化设计，优化取得了明显的效果。     

热锻成形过程数值模拟与多目标设计优化技术研究

提出了一种基于有限元分析和序列二次规划的热锻成形工艺多目标优化方法,优化目标包含锻件的内部损伤值和变形均匀性两个方面。用锻件所有单元的最大损伤值作为衡量锻件变形损伤的指标,用锻件所有单元体的等效应变与整个终锻件的平均等效应变的均方差,作为锻件变形均匀性的指标,构造了多目标优化问题的评价函数。在设计过程中,优化变形工艺参数使得工件内部损伤值最小,同时工件内部变形均匀。以零件毛坯的初始高径比为设计变量,建立了热锻成形过程多目标优化设计的数学模型。应用该方法对齿轮齿圈毛坯非等温热锻成形工艺参数进行优化,取得了良好的效果。     

基于有限元法的三通管接头多向模锻成形仿真与优化

针对三通管接头在模锻成形中易出现破裂、材料折叠、冲头载荷大等问题,研究了冲头速度、坯料初始温度、摩擦系数对锻件模锻质量的影响.通过Deform软件,研究了水平冲头和垂直冲头等速进给、水平冲头和垂直冲头差速进给、水平冲头进给而垂直冲头不运动3种工艺条件下锻件的成形规律,并基于上述最佳工艺,研究了坯料初始温度对模锻过程中温...