基于有限元模拟的锥模局部镦粗工艺研究

以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的局部镦粗冷成形工艺有限元模拟模型。利用塑性成形仿真软件Deform-3D对锥模局部镦粗工艺进行模拟，分析了该工艺中锥模的角度对杆件局部镦粗成形过程的影响。建立了基于数值模拟结果的锥模角度与坯料高径比的成形规律曲线，为锥模局部镦粗角度的选择提供了理论依据，也为其他局部镦粗工艺参数的选择提供了参考。同时运用本规律曲线指导高径比为6的杆件局部镦粗工艺，得到了良好的结果。     

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。     

直齿轮冲挤——镦挤成形过程数值模拟分析

针对直齿轮精锻成形工艺存在齿形充填困难和成形载荷大的两个问题,本文采用三维有限元分析软件DEFORM-3D对浮动凹模形式下,直齿轮冲挤—镦挤成形过程进行了数值模拟。通过分析金属材料内部的应力场、应变场的分布,挤压载荷和温度的变化,以及工艺参数对成形过程的影响,认为采用浮动凹模结构不仅有利于齿腔角部金属的充满,还可以极大地降低金属在成形终了阶段的变形力,从而为直齿轮精锻成形工艺的实用化提供了理论指导。     

直齿圆锥齿轮双向镦挤精密成形工艺的数值模拟研究

基于挤压成形提出了直齿圆锥齿轮的双向镦挤精密成形工艺。将传统的"闭塞挤压"中上、下凹模优化为整体式凹模,利用可增大镦挤面积的齿形结构设计上、下凸模。根据"有效摩擦"原理,利用有限元模拟软件DEFORM-3D对直齿圆锥齿轮的双向镦挤成形和单向镦挤成形进行了数值模拟。结果表明,采用双向镦挤成形直齿圆锥齿轮,有利于齿形填充,与其单向镦挤成形相比,双向镦挤的上、下凸模载荷分别降低了55.6%和32.0%。通过物理试验对该方法的可行性进行了验证,成形出了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、开裂等缺陷的直齿圆锥齿轮。研究结果可为直齿圆锥齿轮高效、节能、节材的近净成形技术提供参考。     

直齿圆柱齿轮开放成形数值模拟

为了降低齿轮精密成形力,在对闭式镦挤成形齿轮分析的基础上,提出了直齿圆柱齿轮开放成形新方法,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺。用三维刚塑性有限元对闭式镦挤和开放成形两种直齿圆柱齿轮成形方法进行了数值模拟分析。结果表明,开放成形与闭式成形相比,可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量。并根据模拟所得载荷-行程曲线,计算出开放镦挤齿形变位系数为0.2时,成形力所作功最小,为“开放镦挤”齿轮凹模的设计提供了依据。     

主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究,发现成形过程中齿型腔可顺利填充,所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现,采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模,对应的凹模也无需做成内齿形状,进一步简化了模具结构,同时,其等效应力在模具承受范围内,可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。     

直齿圆柱齿轮不同变位系数开放式成形研究

为了降低齿轮的挤压成形力,在研究闭式镦挤成形齿轮法的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮"开放式充填"温挤成形工艺方案,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺.采用MSC/Superform软件,对开放式成形进行了数值模拟分析.数值分析结果表明:开放成形与闭式成形相比可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量.并且根据模拟出的载荷-行成曲线,拟合出载荷-行程函数关系式,得出变位系数为0.2时,成形载荷的功最小,从而为齿轮凹模的设计提供依据.     

基于数值模拟的大长径比筒形件正挤压成形工艺研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,以某深孔汽缸为研究对象,建立了大长径比筒形件正挤压成形的有限元仿真模型,研究入模角α、凹模圆角r、定径带长度h、挤压速度v等工艺参数对金属塑性变形的影响;以挤压力峰值Lmax、坯料损伤峰值Dmax和凹模磨损量W为优化目标,进行正交试验方案设计,分析各工艺参数对优化目标的影响规律,获得较合理的工艺参数组合。研究结果表明,当入模角α=90°、凹模圆角r=3 mm、定径带长度h=20 mm、挤压速度v=10 mm/s时,可有效降低挤压力峰值和凹模磨损量,保证了零件的成形质量与模具的使用寿命。     

基于DEFORM-3D的支撑销冷挤压成形数值模拟

采用冷挤压工艺成形支撑销,相对于传统切削加工方法,可降低能耗、提高工效.基于刚塑性有限元法,采用DEFORM-3D对支撑销冷挤压成形过程进行了数值模拟,揭示其变形过程中的金属流动规律,分析了速度场、应力应变场和凸模行程载荷曲线的特点,研究了挤压速度对支撑销挤压成形过程的影响规律.结果表明,支撑销的冷挤压成形过程可分为3个阶段:镦粗变形阶段、型腔填充阶段和最终成形阶段;支撑销两凸缘处变形较剧烈,应力最大;凸模运动速度越快,凸模受到的载荷越大.模拟结果表明,冷挤压成形支撑销工艺方案是可行的.     

Al2024合金半固态触变挤压成形热-力耦合有限元模拟

详细地论述了半固态触变挤压成形热-力耦合粘塑性有限元基本公式,利用Gunasekera流动应力公式,在Marc有限元软件平台上通过二次开发,建立了半固态触变成形计算机仿真模型.通过对Al2024合金半固态触变挤压成形工艺过程热-力耦合有限元模拟知坯料的变形区主要集中在挤压凹模的锥形部位;挤压结束时,制件中心与表面的最大温差约为85℃;制件锥形表面附近的等效Mises应力比其他部位的等效Mises应力大,并且有明显的应力集中现象.凸模行程与载荷曲线的有限元模拟结果与试验曲线吻合较好.     

三球销式万向节三柱槽壳温挤压工艺及模具设计

针对某三球销式万向节三柱槽壳的特点,提出了先挤压杆部后墩粗头部最后反挤内腔的三工步墩挤工艺方案并完成了成形该锻件所需的工艺分析和数值模拟。在此基础上,进一步优化分析,采用两工步温挤压成形。分别设计了墩粗模具和反挤压模具,并基于有限元体积成形模拟分析软件Deform-3D平台,对三柱槽壳零件温挤压成形过程进行数值模拟,模拟结果表明,两工步工艺方案设计合理,获得了良好的表面质量。     

花键管成形的力学分析

花键管挤压成形中挤压力的计算、失稳弯曲分析、摩擦及润滑方式的选择对分析挤压成形的可行性和花键成形过程分析很重要。本文通过对花键筒的成形方式选择和成形过程分析得出对不规则截面管件挤压变形过程中力的分析和计算方法。     

高压油管密封锥头镦制成形研究

研究了304L奥氏体不锈钢高压油管密封锥头的镦制成形工艺，冷镦、温镦及热镦的试验结果表明：锥头密封锥面裂纹的形成对镦制温度较为敏感，冷镦及热镦均易在锥头凸台上产生纵向裂纹，通过温镦可以有效消除304L不锈钢管锥头镦制过程中裂纹的产生；镦制过程中锥面上的环形内凹陷与材料的小均匀变形有关。     

某档位齿轮坯精锻成形模具结构参数的数值模拟分析及优化

针对某档位齿轮坯在闭式精锻成形过程中径向筋部出现的充填不饱满和折叠的缺陷,为了优化金属的流动性,改善筋部的填充情况,获得性能优良的合格锻件,运用正交实验和有限元结合的方法,分析了模具筋部拔模斜度α、圆角半径R对成形过程的影响,得出了极限模具结构参数图。分析了不同区域模具结构参数对成形质量的影响,确定在区域D中的参数条件下,锻件无明显的充不满和折叠缺陷,并优选拔模斜度为1.3°、圆角半径为3 mm进行了实际生产验证。研究结果表明:锻件质量良好,筋部端面平整,底部无折叠缺陷,实际锻件与数值模拟结果相吻合。     

不同模型腔角下铜铝复合连续包覆过程的数值模拟

利用有限元软件对铜铝复合连续包覆成形过程进行二维有限元数值模拟,详细研究了不同模具模型腔角下金属的流动规律、挤压力、模具载荷、应力、应变分布的影响规律。结果表明,在30°～60°的型腔角度中,模型腔角越小,金属流动越均匀,挤压力越小,越有利于节省能耗、降低成本。从包覆复合的结合面质量方面考虑,模型腔角越小越有利。从防止应力集中,保护模具角度考虑,应选择小的模型腔角。从变形效率方面来说,模型腔角越小越好。在TLJ400连续挤压机上进行了铜铝复合的连续包覆工艺试验,试验结果与数值模拟结果相符合。     

模具曲率半径对X80管线钢管JCO成形影响分析

采用有限元方法对大口径直缝埋弧焊管JCO弯曲成形过程进行数值模拟,根据ABAQUS有限元软件计算结果,分析不同上模曲率半径所对应的应力应变场分布特点,讨论目标弯曲角、加载弯曲角与凸模曲率半径之间的关系,给出了力与位移的关系曲线,以及不同凸模半径下管坯成形力与目标弯曲角关系曲线,为实际生产合理选择模具提供参考。     

微型轿车换档齿轮轴的冷挤压成形技术研究

对于传递扭矩的渐开线齿形花键轴，采用冷挤压成形加工方法对其齿形部分进行近净成形加工是高效而经济的。在介绍渐开线花键冷挤压成形原理的基础上。对冷挤压坯件齿形部分的尺寸确定、加工质量和在冷挤压成形过程中的坯件定位、成形工艺参数等工艺问题进行了分析研究；对渐开线齿形花键模芯的齿形参数选取，模芯过渡段、挤压段和回程段的结构设计作了讨论。     

A356铝合金轮毂半固态挤压铸造成形数值模拟

通过建立A356铝合金的半固态表观粘度模型,采用计算机模拟方法对A356铝合金轮毂半固态挤压铸造成形工艺进行了研究.通过分析挤压速度、半固态浆料充填温度及模具预热温度对铝合金轮毂半固态成形性能的影响,探讨了不同条件下的金属流动特点和温度分布规律.结果表明,对该尺寸铝合金轮毂的最佳成形工艺:半固态浆料充填温度为600℃,模具预热温度为300℃,挤压速度为5 mm/s,保压时间为25 s.     

液-固挤压复合材料系统的模糊神经网络建模

针对液-固挤压复合材料管、棒材成形时工艺参数难于选取、试验工作量大的问题,在正交试验的基础上,结合有限元模拟数据,构建200组样本集,将其中的150组作为训练样本用于网络的训练学习,其余的50组作为测试样本用于验证网络的精确性.通过对补偿模糊神经网络学习算法实现中的关键技术问题的处理,如输入、输出变量模糊集的划分、模糊规则的提取、学习速率的确定等,基于模糊神经网络建立了液-固挤压复合材料工艺系统模型,得到了浸渗时间与其它关键参数之间的映射关系及模糊规则,利用该模型,对关键工艺参数进行预测,预测值与试验值吻合较好.这为该工艺的实际应用和过程控制奠定了基础.     

7005铝合金齿轮泵体型材挤压过程模拟

用有限单元法对7005铝合金通过平面分流模成型齿轮泵体型材的主要过程进行了模拟.针对成型过程中的焊合不良,模具损坏等问题,对相关的工艺参数进行了分析,并结合模拟结果,提出了相应的改进措施.