齿套闭塞式锻造成形研究

目的 为了解决某截齿齿套锻压载荷大、模具寿命低、齿套腔充填难等技术问题.方法 采用数值模拟的方法,选取不同的始锻温度和冲头进给速度,对截齿齿套热锻成形过程进行模拟分析,根据模拟结果优化参数.结果 研究发现上下冲头载荷的增长趋势基本一致,但在成形伞头侧壁及伞头尾部时,下冲头成形载荷的增长率相较于上冲头有所增加.采用上冲头进给速度为10 mm/s,下冲头进给速度为23.50 mm/s,始锻温度为1000℃的优化参数,其最大成形载荷不会出现明显增加,另外最大等效应力和最大损伤因子皆较小,并且金属填充效果良好.结论 通过分析始锻温度和冲头进给速度对截齿齿套成形的影响,并对其进行优化和控制,得出了最优工艺参数区间,为实际生产提供了参考依据和理论指导.     

等速万向节星形套闭塞式精锻成形工艺研究

目的研究等速万向节星形套的精密成形方法,提高其材料利用率。方法基于对冷态闭塞式精锻工艺的理论研究,根据星形套的零件结构,选择确定了其工艺流程,并利用有限元分析软件对其进行了一次性冷精锻成形的数值模拟。结果通过有限元分析,得到了成形过程中的应力应变分布、材料流动趋势及载荷变化情况等。结论根据工艺分析及模拟结果,进行了相关试验,并得到了满足尺寸要求的精锻件,提高了生产效率和材料利用率,对实际生产具有一定的指导作用。     

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.     

摆线液压马达内花键输出轴冷锻成形工艺与模具研究

目的 为了提高摆线液压马达内花键输出轴零件的加工效率及材料利用率、降低生产成本,提出一种冷精密成形的工艺与模具。方法 首先分析了摆线液压马达内花键输出轴的形状特点,初步制定了三工序冷挤压成形工艺:正挤细杆—反挤深孔—反挤花键孔,并通过数值模拟和实物实验对该成形工艺进行分析验证。在工艺实验中发现,采用线切割方法加工的第3序通体花键形状冲头,在与冲头套下端面交界处极易发生断裂。因此对花键冲头的结构和加工方法进行了调整,将冲头整体设计为圆柱台阶状,头部采用电火花加工方法加工一段花键形状,花键与圆柱部分采用锥角过渡。结果 实验结果显示,锻件成形工艺稳定,成形锻件精度较高,改进后的冲头寿命较高。结论 内花键输出轴成形工艺可行,改进的冲头结构降低了冲头产生应力集中的风险,提高了抵御偏载力的能力,成形工艺与模具满足了批量生产的考核。     

汽车变速器结合齿温锻-冷整形复合精锻工艺及模具研究

目的解决汽车变速器结合齿整体成形过程中的难充满、尺寸精度差、脱模困难等问题。方法对结合齿精锻成形过程进行了数值模拟和工艺参数的优化,并对比模拟分析了结合齿齿高和齿厚方向的15组数据。结果得出了最佳的齿高和齿厚方向余量,分别为0.5 mm和0.1 mm;采用镶块剖分式模具结构和径向挤压成形技术来解决结合齿倒锥成形和脱模等问题,延长了模具寿命。结论采用温锻-冷整形复合精密锻造工艺,结合齿的表面质量好,产品精度高。     

基于数值模拟的筒形件成形正交试验法优化设计

分析了筒形件成形的工艺特点,采用有限元分析软件对其压型、冲孔、拔伸成形过程进行了数值模拟。以坯料加热温度、压型与冲孔冲头工作速度、拔伸滑块工作速度、冲孔毛坯外径等因素设计了正交试验,分别对各试验方案进行了模拟。以成形力、损伤加权之和作为优化目标,分析了因素对优化目标的影响,得出了优化的工艺参数值。     

航空叶片模具设计参数对模具磨损影响分析

为解决航空叶片精锻模具磨损严重,设计参数确定困难等问题,本文在分析模具设计过程和锻造工艺的基础上,基于Archard摩擦理论,借助有限元分析软件对不同设计参数的叶片模具的精锻成形过程进行了模拟仿真,运用正交试验设计方法分析了模具成形角度、桥部厚度、桥部宽度对叶片成形力和模具磨损的影响,得出了有益于叶片成形和减小模具磨损的最优化组合设计参数,并对该参数的计算方法进行了改进,简化了计算过程且参数计算更加精确;最后,通过工程实例对上述过程进行了验证,其实验结果与仿真结果的一致性较好,减小了模具磨损,提高了叶片模具设计效率.     

粉末构件CIP成形过程有限元数值模拟

对粉末材料塑性成形有限元模拟过程中有关技术问题进行了系统的研究 ,模拟了粉末构件冷等静压 (CIP)成形时的粉末流动情况 ,分析了成形时的粉体密度分布规律 .模拟结果表明 ,粉末构件的几何形状尺寸、模具形状对压密效果有极大影响 ,并从模具的形状尺寸、模具材料的选择上提出了改进方案 ,从而能快速有效地确定模具形状尺寸 ,提高粉末构件的生产效率及使用寿命 .     

基于正交试验的航空叶片精锻模具磨损分析

针对航空叶片模具设计效率低、磨损严重、参数修正困难等问题,在对叶片模具设计过程分析的基础上,基于UG/Open API技术开发了模具CAD系统,实现了模具参数化设计,提高了模具设计效率;基于Archard修正理论,借助Deform-3D软件就模具设计参数对叶片精锻成形的影响进行仿真模拟,通过正交试验分析了锻压速度、成形角度、桥部厚度对叶片模具磨损与寿命的影响,得出了有益于延长模具寿命的最优工艺组合参数,并对该组合参数的设计规则进行了优化,使得模具设计参数的确定更加精确、简单;通过工程实例,对模具磨损与寿命进行了分析,得出试验结果与模拟结果具有较好的一致性。研究结果对航空叶片精锻模具优化设计与磨损分析具有重要的指导意义。     

直齿圆柱齿轮冷精锻模具齿形设计

对两步成形直齿圆柱齿轮冷精锻工艺模具齿形设计方法进行了研究,分别采用修正模数法和变位法对终锻模具和预锻模具的齿形进行了设计.提出的模具齿形设计方法可靠、易行,不仅可用于冷精锻齿轮模具的齿形设计,对齿轮的热温成形模具齿形设计也同样适用.     

局部加载约束分流冷锻直齿轮工艺研究

针对直齿轮冷锻过程中齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低的特点,提出了基于局部加载-约束分流冷锻圆柱直齿轮新工艺。在浮动凹模基础上,利用有限元软件对新工艺进行数值模拟。对工艺成形过程中速度场、成形载荷等规律进行了分析,并对比分析了多种成形工艺。结果表明:局部加载-约束分流终锻成形工艺可以较好地成形大模数圆柱直齿轮,能避免齿轮成形时产生的折叠缺陷,同时可以显著地降低成形载荷,为此类齿轮冷锻工艺的应用与生产实践提供了理论依据。     

温冷复合成形参数稳健设计优化研究

针对汽车杯形类活塞产品高品质、低成本的生产要求,提出了温冷复合成形参数多响应稳健设计方法,构建了基于信噪比的二阶满意度函数和质量损失函数关系式。结合正交试验,优化出最佳工艺参数组合,温成形温度为(795±5)℃,温锻制坯变形程度为0.45,冷挤压模具工作带为2.5mm,冷挤压模具圆角为7mm。经小批量试验考核表明,优化出的温冷复合成形工艺参数对活塞产品质量稳定性控制能力强,具备工程生产能力。     

Numerical and experimental investigation of cold rotary forging of a 20CrMnTi alloy spur bevel gear

Due to the complex three-dimensional (3D) geometry and tooling design, mass production of precision spur bevel gears by machining or conventional forging technology is impeded by numerous stubborn barriers to date. Cold rotary forging, an innovative incremental metal forming process, has great potential to improve the current situation owing to its flexibility and low tool load requirement. In the present study, a sound 3D rigid-plastic finite element (FE) model of cold rotary forging of a 20CrMnTi alloy spur bevel gear is developed under the DEFORM-3D platform. To ensure the precision of the proposed FE model, a series of experiments are well performed for the identification of the mechanical properties of 20CrMnTi alloy and the realistic friction conditions prevailing at the die-workpiece interface. By utilising this FE model, the workpiece geometry is optimised with the intention of achieving a better filling of gear shape and a lower forming load requirement, and then the distribution of different field-variables such as flow velocity and effective strain are thoroughly investigated. For verification purposes, the cold rotary forging experiments of 20CrMnTi alloy spur bevel gears are subsequently conducted. Good agreement between the experimental results and the simulation ones is highlighted by comparing the gear shape after cold rotary forging and the axial forging force, which validates employed model.     

上模压下速度对带阻尼台叶片精锻影响的研究

利用DEFORM-3D,采用刚粘塑性有限元法,建立了带阻尼台叶片精锻过程的三维有限元模型,模拟分析了上模压下速度对带阻尼台叶片精锻过程的影响规律.获得了不同上模压下速度时的等效应力、最大主应力等场变量分布及带阻尼台叶片精锻过程载荷-行程曲线,并根据最大主应力分布提出了对终锻坯料形状设计的建议.研究结果对带阻尼台叶片精锻工艺的制订具有重要的指导意义.     

Study of an Alternative Novel Cold Forging Process

Deformation behavior was investigated in detail from cold extrusion and upsetting tests on medium carbon steel. A new “cold forging after quenching and tempering” (CFAQT) process was proposed. Compared with conventional processes, including annealing before cold forging, plus quenching and tempering after forging, the CFAQT process could shorten the process chain and avoid subsequent heat treatment distortion with clear energy-saving and cost-reduction benefits. The CFAQT process was applied successfully in the mass production of a lock set for industrial automobile wheels and in laboratory spline extrusions.     

浮动凹模温精密成形圆柱斜齿轮变形规律分析

目的研究采用浮动凹模工艺温精密成形圆柱斜齿轮时,不同凹模运动速度下齿轮力能参数和各种场量变化规律。方法结合浮动凹模原理和圆柱斜齿轮结构特点,利用Defrom-3D软件建立变形-传热耦合有限元模型,模拟圆柱斜齿轮采用浮动凹模温精密成形过程,分析不同凹模运动速度下的变形规律。结果通过模拟分析,得到了凹模运动速度不同时的温成形斜齿轮成形载荷特点、坯料流动速度场分布、等效应力-应变分布、温度场分布等规律。结论采用浮动凹模工艺成形圆柱斜齿轮,可以减小成形力,当凹模运动速度大于凸模下行速度时,齿轮成形性更好。     

冷温热结合新工艺成形汽车转向螺杆

介绍了苏州银涛精密锻造公司开发的汽车转向螺杆的冷温热结合新工艺,此工艺是一种由热锻制坯,温锻预成形,冷挤压最终成形相结合的精密成形工艺。该工艺大大提高了汽车转向螺杆的生产速度,材料节约了30%,机械加工时间缩短了70%,经济效益显著。     

汽车轻量化连接用自流钻螺钉挤压成形工艺研究

目的 针对自流钻螺钉现有工艺生产效率低、易产生晶粒粗大等问题,提出了一种新的多工步冷挤压成形工艺——利用模腔控制螺钉尾部形状,并验证了该工艺的可行性。方法 利用有限元软件DEFORM- 3D对提出的3种不同冷挤压方案成形过程中的金属流动规律、材料填充情况、成形力进行了数值模拟,讨论了方案一和方案二中锻造缺陷产生的原因,最后根据方案三的模拟结果设计了相应模具并进行了试验验证。结果 根据方案三成形出的自流钻螺钉充填饱满,第一道工序是将圆棒坯料一端直接挤压成螺钉特定的尾部形状,该工序所需成形力为42.4 kN。第二道工序是将螺钉头部镦粗,该工序所需成形力为58.2 kN。第三道工序是终锻成形,该工序所需成形力为287.4 kN。结论 通过有限元模拟,确定了自流钻螺钉三工步冷挤压成形工艺,提出了能够避免折叠产生的预制坯形状和模具结构,实现了自流钻螺钉尾部的可控成形。通过试验验证,形成了稳定的成形工艺窗口和可靠性较高的模具结构,实现了该产品的批量生产。