剪挤成形工艺分析及数值模拟研究

为了研究不同剪挤成形工艺参数对成形零件质量的影响,本文使用Deform 2D有限元软件建立二维轴对称模型,采用Ludwik硬化流动应力模型和能够同时反映空穴损伤发展和空穴形状变化对损伤程度影响的韧性损伤模型,进行剪挤成形弹塑性有限元分析.分析归纳出板厚、凸凹模间隙、凸模半径、压边力和反顶力等工艺参数对剪挤成形质量和成形...     

枝叉管形锻件的剪—挤变形规律模拟实验研究

给出枝叉管形锻件剪－挤变形工艺的理论基础及其工艺性要求。通过物理模拟实验得出一种枝叉管形件－－截止阀体锻件的剪－挤变形关键工艺参数（即成形条件）;通过网格试验研究分析了枝叉管形件剪－挤工艺过程的金属流动情况及其变形规律;由剪－挤和镦－挤成形枝叉管形件的挤压力对比模拟实验,得出剪－挤成形过程挤压力降低规律,并验证了该工艺节能省力的特点。结果表明,利用剪－挤成形新技术可以在千吨级中型锻造设备上开发大型枝叉管形锻件的成形工艺。     

异形封头锻件镦挤成形工艺研究

在对某异形封头锻件结构进行分析后,选择模内镦挤成形方式,提出了模具的设计思路。利用Deform-3D软件对此异形封头锻件进行模内镦挤成形模拟,通过优化成形前坯料形状尺寸来满足成形力要求。结果表明,模具结构形式设计合理,坯料形状尺寸优化能够满足成形力要求。     

机车启动齿轮坯加工工艺

通过对启动齿轮成形工艺进行分析,提出了采用冷镦成形齿形外圆和冷挤压花键成形工艺;介绍了变形程度计算,给出了坯料尺寸及挤压力的计算;对冷挤压花键模的设计做了介绍,其保证了该零件的顺利成形,为类似零件的制造提供参考.     

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。     

镦挤拔模斜度对成形的影响规律研究

由于坯料在镦挤变形过程中要经过镦粗和挤压变形，给模具参数的选择带来一定的难度。凹模的拔模斜度是影响成形工艺的一个重要参数，关于拔模斜度大小的选取，目前尚无准确的公式、曲线或表格。论文以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的镦挤热成形工艺有限元模拟模型，利用塑性成形仿真软件DEFORM-3D对镦挤工艺进行模拟仿真，分析讨论了不同拔模斜度对镦挤热成形过程的影响以及成形过程中可能产生的缺陷，建立了基于数值模拟仿真模拟结果的最佳拔模斜度成形规律曲线，为指导镦挤工艺设计中凹模拔模斜度的选择提供了理论依据，也为其它挤压凹模斜度的选择提供了参考。     

基于卷积神经网络的板料挤压成形力预测

板料挤压过程中的成形力计算是合理进行模具设计和压力机选择的重要依据。为了快速、准确地获取挤压力数值,提出了一种结合有限元仿真和卷积神经网络的板料挤压力预测模型。利用所建立的板料挤压有限元模型,结合知识模板技术,批量获取了不同工艺参数下的成形力数据集;在此基础上,针对凸凹模几何形状难以用参数统一表征的问题,以凸凹模的轮廓图像为直接输入量,基于凸、凹模基础形状类,采用混合卷积神经网络结构,构建了适用于不同工艺参数的挤压力预测模型。经过验证和评估,所建模型对于规则形状和组合形状板料挤压力均有较高的预测精度,可以满足工程计算的需求。     

连接杆热挤压工艺及模具设计

通过对连接杆结构进行分析,介绍了连接杆热挤压成形工艺方案,并进行了工艺试验,提出了采用棒料复合挤压成形连接杆工艺.给出了坯料尺寸及热挤压力的计算方法,并对整形模、挤孔模、热挤压模的设计做了介绍.     

管坯镦挤成形工艺成形极限的上限法分析

根据管坯中部镦挤成形特点,考虑到成形过程中内壁会形成凹陷、折叠等缺陷,建立了带凹陷的平行速度场。求解了各个区域的应变速率分量以及等效应变速率,并且计算了各个区域的塑性变形功率消耗、速度间断面上剪切功率消耗与接触面上摩擦功率消耗,从而获得了变形总功率和单位变形力;借助上限法对管坯镦挤成形过程进行解析,分析了凹陷对单位变形力的影响,推导出了凹陷判别式;结合实际工艺条件,绘制出管坯镦挤的成形极限图,获得了相应的工艺安全区和危险区,并在此基础上探讨了相对法兰外径、坯料内外径比、相对法兰高度等对成形极限的影响。     

中轴螺帽冲挤加工工艺

通过对中轴螺帽加工方法进行分析,确定采用冲挤加工工艺。介绍了毛坯直径和材料厚度的确定,以及变形程度、冲裁力、挤压成形力的计算方法。研究了模具结构及模具的工作过程;给出了凹模和凸模的设计方法;保证了该零件冲挤成形的顺利进行。     

大规格镁合金环形件新型挤压成形工艺及模具设计

针对传统工艺难以制备大规格镁合金薄壁环形件的情况,提出了一种曲母线通道连续翻转挤压成形新工艺。根据成形过程中的金属流动特性,为了避免坯料出现翘曲情况,制定了多次翻转成形工艺方案;采用主应力法对新型工艺进行力学解析;采用Deform有限元软件开展数值模拟,对成形力公式进行验证;通过正交实验,并基于变形均匀性评价因子,对成形工艺参数及模具结构参数进行优化。结果表明:考虑成形件的结构尺寸及新型工艺允许的单次变形量,确定坯料需要进行4次翻转挤压,推导出以内凹模锥度角α为自变量的扩径力公式及最大压力公式,并以α为20°、23°和25°为例,与Deform有限元模拟结果进行对比验证,误差在10%之内。最终得到新型挤压成形工艺参数为:挤压速度为1 mm·s^-1、内凹模锥度角为23°,并对所提出的新型挤压成形工艺进行了模具设计,为实现大规格镁合金薄壁环形件的短流程、低成本制造开辟了新的途径。     

锥形凸台体积成形的一种合成力学模型

锥形凸台成形是金属体积成形工艺中一种典型的局部成形。该文通过分析锥形凸台在不同体积成形工艺中的成形机理,基于模块化思想,将其成形过程划分为挤压成形与角部充满两个特征时段,并将两个特征时段的滑移线场力学模型有机联结,构建了锥形凸台成形过程的一种滑移线力学模型,并介绍了应力场与变形力的求解方法。该模型丰富了金属体积成形过程的特征单元库,可套用于局部成形的应力场与变形力求解,实现局部成形的模具优化设计。     

Microstructure Evolution and Deformation Behavior of AZ31 Magnesium Alloy During Alternate Forward Extrusion

The paper presents a new extrusion method,alternate forward extrusion,in which the punch was replaced with double-split structures so as to achieve the grain refinement for material near the interface of double-split structures.The results showed that the unique loading mode made metal flow sequence and behavior significantly changed during alternate forward extrusion.The additional shear deformation produced by the double-split punch structures resulted in a refining effect on the microstructure of the blank,which was then further refined during flow through the die orifice owing to shear deformation.Compared with the conventional extrusion,the recrystallization process in the alternate forward extrusion process produced grains that were smaller and more homogeneous in size.The recrystallization process was more abundant,and the dislocation density was significantly increased.It can be concluded that the alternate forward extrusion process could achieve fine-grained strengthening,which provided technical support and scientific guidance for the engineering application of magnesium alloy extrusion forming technology.     

深杯形件冷挤压工艺分析及变薄拉深模具设计

以典型冷挤压深杯形件为例,通过对零件的形状及材料的性能分析计算后确定出最佳的工艺方案,给出了各成形工序图及润滑与软化处理规范,并对其中的变薄拉深工序进行了模具设计.在设计中,首先通过工艺力计算,选用了合适的成形设备,并根据工艺特点和成形设备特性,选择和设计了变薄拉深模具的主要零件,最后给出了变薄拉深模具的总装图.实践证明,所给出的成形工艺及设计的模具能够实现深杯形件的冷挤压成形,所成形的工件尺寸精度高、强度性能好.     

曲线回转体构件的成形工艺

对曲线回转体构件的成形过程进行力学解析,得到一种适用于大型锥形件缩口成形力的计算公式,并根据临界失稳压力优化结构参数,得到了缩口凹模最佳的母线半径和反弯曲半径;然后,利用得到的最优半径进行正交试验,对挤压过程中的挤压温度、挤压速度和摩擦系数进行优化,得到最佳工艺参数;最后,为验证理论数据的准确性,进行物理试验验证。结果表明,当挤压温度为460℃、挤压速度为5 mm·s^-1、摩擦系数为0.2时,零件的最低成形载荷为4013 kN,与模拟仿真结果和理论结果的误差均小于10%,说明了该成形方案的可行性。研究结果可以为今后此类构件的成形提供理论支持。     

镁合金空心坯料挤压成形工艺研究

对挤压成形过程中的坯料尺寸及模具形状对成形的影响进行了计算机模拟。由模拟结果可知,在采用无芯轴凸模挤压时,挤压力随着行程的增加而增大,随着空心坯料内径的增大,挤压力增加的速度减慢,但最大挤压力变化不大。在采用带芯轴凸模挤压时,最大挤压力明显减小,随着芯轴直径的增加,最大挤压力是逐渐下降的,最大挤压力可以降低25%以上。     

板状带凸台件的精冲-挤压复合成形分析及工艺设计

总结了半冲孔型、挤压型和模锻型3种典型板状带凸台件的成形类型和特征,并以其中最具代表性的挤压型凸台作为研究对象,分析了板件挤压与正挤压在成形方面的区别,通过分析挤压型凸台成形过程中出现顶部凸起、底部缩孔、根部裂纹和外围凸包4种常见缺陷的原因,进一步提出了相应的解决措施。根据板件挤压凸台成形力的影响因素建立了计算板件挤压凸台成形力的经验公式。给出了在模具尺寸设计时,不同凸台相对高度下的挤压凸台底部孔直径的参考值;指出了凹孔直径即凸模直径越大,则成形力越大,对模具寿命不利。     

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。     

An advanced model of designing controlled strain rate dies for axisymmetric extrusion

This paper presents an advanced model for the design of stream-lined axisymmetric extrusion dies based on a prescribed strain rate variation. This is vital to the preparation of the workpieces with mechanical properties that are very sensitive to the strain rate distribution during a manufacturing process. The proposed model, which incorporates Tresca’s yield criterion and velocity field with the die angularity, can give an accurate prediction of the die shape. Influences of the interfacial friction and the ram velocity on the die geometry are also studied. As a verification of the proposed model, an updated Lagrangian formulated, elasto-plastic finite element program was developed to analyze the axisymmetric extrusion process. A clear derivation of the load-correction matrix, which is in dispensable for the surface traction rate equilibrium in the updated Lagrangian formulation, is described for the application of the finite element simulation. A friction-correction matrix based on a constant shear law is used to solve the interfacial friction. From the comparison of the resultant strain rate distribution, it verifies that the advanced model can determine the surface angularity and friction force in the extrusion process.