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。     

基于数值模拟杯套的温挤压成形工艺研究及模具磨损分析

以研究杯套的温挤压成形工艺及模具磨损分析为目的,设计了带有限流套的模具结构,解决其传统工艺中端面不平度的问题;根据杯套的结构特点,提出了杯套温挤压成形工艺方案;并且基于DEFORM-3D有限元模拟软件对两种不同直径毛坯的分别进行数值模拟。模拟结果显示,?31.8mm的毛坯挤压件成形效果好。基于正交试验采用方差分析法和极差分析法共同分析,以成形载荷,等效应变,凸模磨损量及其凹模磨损量的大小作为评判指标,获得最佳工艺参数组合;参数的最佳组合确定之后,采用最佳的参数组合来探寻不同摩擦系数对成形载荷和不同凸模初始硬度对凸模磨损量以及不同凹模初始硬度对凸模磨损量影响规律;利用最佳的组合参数来探寻挤压件中损伤因子云图、等效应变云图、速度场云图、温度场云图以及折叠角云图与优化前的变化规律。对杯套零件的实际生产及其相似零件的生产都有实际的指导意义,且有助于提高模具寿命,降低试模成本。     

伞形筒热挤压工艺及模具设计

利用数值模拟技术对伞形筒挤压工艺参数和挤压模具进行设计。建立有限元模型,采用DEFORM软件对其成形过程进行数值模拟,分析了挤压温度和挤压速度对挤压力的影响,并从模具寿命方面考虑设计了模具预热温度等成形工艺参数。结果表明,采用热挤压模具在300 T液压机上能够生产出合格的伞形筒工件;毛坯加热温度为930±10℃,模具预热温度为250±10℃,挤压速度为30 mm/s,挤压性能较好,挤压件符合设计要求。     

行星圆柱齿轮正挤压成形数值模拟与试验研究

针对卡车轮边减速器中行星圆柱齿轮提出一种正挤压成形工艺。为了获得更好的齿轮正挤压工艺参数,采用正交试验设计和有限元模拟对齿轮正挤压成形工艺参数进行多目标优化。以最大成形载荷、齿轮塌角高度、锻件最大损伤值和模具磨损为评价指标,研究了凹模入模角、工作带长度、毛坯直径系数、挤压速度和摩擦系数对齿轮成形结果的影响。采用综合平衡分析法确定了显著影响因素并确定了最佳取值,即凹模入模角35°、毛坯直径系数1.20、挤压速度70 mm·s-1。经工艺试验验证,优化后的正挤压成形工艺能够生产质量合格的齿轮。     

C10100铜合金管挤压成形过程的有限元模拟

研究挤压成形工艺中的挤压速度、挤压温度和凹模圆角半径各工艺参数对挤压件成形质量的影响规律。采用有限元模拟软件Deform-2D建立了C10100铜合金的热挤压有限元模型,坯料的成形流变性能按其数学模型从该模拟软件数据库中选取。选择挤压速度分别为40,50和60 mm·s-1,挤压温度为850,900和950℃,凹模圆角半径为10,15,20和25 mm,比较在不同挤压参数下的等效应变值与最大挤压力值的差异。研究结果表明,当最佳工艺参数为:挤压速度50 mm·s-1、挤压温度950℃、凹模圆角半径10 mm时,所得到的挤制管材的表面光洁度及内部组织满足工程应用要求。     

磁控排气管挤压成形的分析与参数优化

根据挤压成形理论,分析、制定了磁控排气管挤压成形工艺,采用Deform-3D软件对零件的成形过程进行模拟,应用正交模拟试验和回归试验以及工程试验研究相结合的方法,对微波炉磁控排气管金属冷挤压成形规律进行了研究,对工艺参数进行了优化.确定了模具结构参数的优化组合为:凸模内圆角r1=0.8 mm,凸模外圆角r2=0.8mm,凹模内圆角r3=0.2 mm,凹模外圆角r4=0.8mm.工艺参数的优化方案为:坯料直管长度x1=30nm,坯料锥角x2=120°,摩擦因子x3=0.1,挤压速度x4=180 mm·s-1.实现了薄壁空心杯杆件的复合挤压成形.     

基于灰色关联分析的连杆衬套温挤压参数优化

温挤压成形过程中以摩擦因数、挤压速度、坯料预热温度、模具预热温度等工艺参数为自变量,以成形件的损伤值、挤压力为目标函数,应用DEFORM-3D仿真软件进行数值模拟。通过正交试验设计,研究工艺参数对损伤值、挤压力的影响,分析灰色关联系数和灰色关联度,进行多目标参数优化,获得较优的工艺参数组合。结果表明,影响衬套温挤压成形品质的主次顺序为摩擦因数、挤压速度、坯料预热温度、模具预热温度。采用优化后的温挤压参数成形件的损伤值和挤压力降低,保证了产品品质。     

铝合金叶片热挤压工艺设计

针对传统模锻方法制造大榫头叶片工艺流程长、废品率高、尺寸精度低等弊端,提出挤压法制造叶片的工艺:挤压叶身和镦挤榫头形成叶片毛坯,后续机加工得到叶片产品。采用Deform-3D软件对挤压过程进行了数值模拟,优化了坯料形状、尺寸,分析了应力、应变分布,将叶身局部最薄处由R1 mm补偿为R6 mm,并采用偏心凹模法改变压力中心,解决了叶片成形过程中金属流动不均匀、开裂、弯曲等问题,并设计了挤压模具和镦挤模具结构。优化后的模拟结果表明:叶片挤压过程中金属流动性良好,成形精度高。     

基于响应曲面法的连杆衬套温挤压工艺参数优化

温挤压工艺参数影响连杆衬套预成形件的力学性能。为了在连杆衬套温挤压过程中获得较小的挤压力、等效应力和较大的等效应变,本文采用Design-Expert中的Box-Behnken中心组合的方法,以连杆衬套预成形件的挤压力、等效应变、等效应力为评价指标,通过响应曲面法进行数值分析和优化,探究摩擦因数、挤压速度、毛坯预热温度三个主要参数对连杆衬套温挤性能的影响。结果表明:影响连杆衬套温挤压力的顺序为:挤压速度摩擦因数毛坯预热温度;影响等效应变的顺序是:摩擦因数毛坯预热温度挤压速度;影响等效应力的顺序是:挤压速度毛坯预热温度摩擦因数。优化的工艺参数可以保证连杆衬套性能。     

驱动齿轮冷挤压成形研究

分析了驱动齿轮的冷挤压成形工艺特征,确定其成形方式为齿轮与内花键同步挤压成形。利用Deform-3D有限元分析软件对驱动齿轮挤压成形过程进行数值模拟,分析了毛坯尺寸、凹模入口角对其挤压成形特性的影响。研究结果表明:当毛坯的外径尺寸大于齿顶圆直径尺寸2 mm、毛坯的内径尺寸为花键小径及凹模入口角为50°时,齿轮和内花键的齿形填充效果较好,同步挤压成形力相对较小。采用模拟得到的优化工艺参数进行挤压成形工艺试验,得到了符合成形精度要求的驱动齿轮成形件。     

The Effect of Temperature Condition on Material Deformation and Die Wear

The characteristics of temperature change on die and billet are very complex during the deformation process because of the interaction between them and some unstable external factors. In this paper, the numerical simulation model for the crank shaft die forging was established by means of the rigid-plastic FEM method. The model was validated by optical non-contact 3D measurement—ATOS. Based on available research results, this paper explored the effect of temperature conditions on material deformation and die wear. Three parameters, press velocity and initial temperature of billet and die, were chosen to illustrate the effects. From the experimental results, the effect of process parameters on deformation ability of the material is simple, while the effect on die wear is relatively complicated. The press velocity plays an important role on die wear when the initial temperature of the billet has larger influence on material deformation. A conclusion can be drawn that when the initial temperature of the billet is 1100 °C, the initial temperature of the die is 250 °C, and the velocity is kept in the range of 200-300 mm/s, the optimum solution for deformation ability of the material and die wear can be obtained. It is possible for the conclusion to be extended further for the control of temperature condition to optimize die life and material deformation.     

Numerical simulation of upsetting-extruding process of dispersion strengthened copper welding electrode

The simulation of the upsetting-extruding process ot dispersion strengthened copper welding electrode was carried out using Deform-2D finite element analysis software, and the characteristics of metal flow and the effect of different friction factors were analysed. The results show that the whole forming process consists of a forward extrusion and a backward extrusion. When the friction factor of the female die is 0.4, it is advantageous to the forward extrusion forming of the electrode work nose part, while the friction factor of the male die is only 0.1, it would be benefit to the backward extrusion forming of the electrode fit-up hole part. Addition of a scoop channel with 1.5 mm in depth and 4 mm in diameter at the bottom of the female die can avoid folds at the work nose. The rise in temperature is about 60℃ during the forming process.     

挤压工艺参数对拐角长悬臂空心铝型材出口截面流速和温度分布的影响

以拐角长悬臂空心铝型材为例,使用Hyper Xtrude分析软件对其挤压过程进行数值模拟,设计正交试验研究了挤压速度、棒料预热温度、挤压筒预热温度、模具预热温度、棒料直径、棒料长度等工艺参数对型材出口截面流速均方差(SDV)和温度均方差(SDT)的影响规律。结果表明:通过极差分析及再次模拟确定最优方案为:挤压速度1 mm·s~(-1),棒料预热温度440℃,挤压筒预热温度420℃,模具预热温度400℃,棒料直径Φ150 mm,棒料长度450 mm,对应的SDV与SDT分别仅为1.3680和1.9130,保证挤出型材获得高的综合质量。通过方差分析得到挤压速度对SDV的影响度及棒料预热温度对SDT的影响度分别高达67.50%和76.41%,定量地表明挤压速度和棒料预热温度分别是影响型材外观质量和内部组织的最主要工艺参数。工厂挤压出的合格产品验证了最优方案的可靠性。     

神经网络在模具型腔温升预测中的应用

挤压成形过程中由于坯料和模具之间的滑动接触摩擦和坯料的塑性变形产生热而使模具型腔表面温度升高,加剧模具的磨损。采用热力耦合有限元法计算挤压成形过程中模具型腔表面的温升,将模拟结果与人工神经网络相结合,以有限元模拟结果作为学习样本,训练BP神经网络模型,以此模型预测模具型腔表面的温升。根据预测结果分析了挤压锥角、挤压速度和摩擦系数对型腔温升的影响,为进一步建立挤压成形过程中模具型腔表面的温升模型和磨损预测模型奠定了基础。     

基于RSM与PSO结合的同步器齿环热精锻工艺参数优化

为提高同步器齿环热精锻成形的材料利用率,提出一种基于响应面模型(Response Surface Method,RSM)与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)结合的工艺参数优化方法。分别选择坯料始锻温度、压制速度、摩擦因子和坯料高度作为设计变量,并借助数据归一化法和线性加权法等数据处理方法,建立齿环热精锻成形综合加权评分值与主要工艺参数的响应面模型,在可行域范围内,采用粒子群算法,寻找响应面模型的最优解。结果为:坯料始锻温度T=725℃,压制速度v=200 mm·s-1,摩擦因子μ=0.4,坯料高度h=15.5 mm。最后,通过CAE分析和生产试制进行验证可知,齿环锻件充填饱满,未见折叠缺陷,材料利用率提高了9.44%。     

杯形件温挤成形工艺参数的模拟与试验分析

通过模拟软件分析和试验验证,定量地分析了杯形件温挤成形时挤压温度、摩擦条件、坯料形状与尺寸等工艺参数对挤压力、模具寿命以及零件质量等方面的影响,从而为温挤成形工艺参数的合理制定提供了一定的参考依据。     

模芯角度对镁合金静液挤压过程的作用

文章通过DEFORM-3D软件模拟了不同的挤压速度与初始坯料温度条件下,模芯的角度（90°, 120°, 150°）对管材静液挤压成形过程的影响。模拟结果显示,静液挤压过程中大角度模芯的压力峰值明显高于小角度模芯的压力峰值,同时随着模芯角度的增大管材的速度场分布不均性增加。     

Optimisation of flow balance and isothermal extrusion of aluminium using finite-element simulations

There is significant demand to reduce variations in the shape and mechanical properties of the aluminium extrusion process to meet tighter tolerance requirements. To reduce variations, the flow and temperature evolution in the container and die must be controlled. To study how the process parameters influence the temperature evolution and the material flow, the effects of ram speed, initial temperature distribution in the billet and container cooling rate have been studied. This work is divided into three parts which examine the different aspects of the extrusion process. (1) To minimize the radial variations of temperature and velocity fields over multiple press cycles. (2) To obtain isothermal extrusion of aluminium. (3) To understand and formulate the effect of an undesired lateral temperature gradient in the billet on the exit velocity of the aluminium sections. In each part, the effect of different process parameters on the flow balance and temperature evolution of the extruded sections is shown and discussed.     

316不锈钢异形Ⅰ截面型材挤压成形过程有限元模拟

以异形Ⅰ形截面不锈钢型材为研究对象,采用DEFORM-3D有限元软件系统对其热挤压成形过程进行数值模拟分析.研究了挤压稳态成形过程中挤压速度、摩擦系数、坯料预热温度等因素对不锈钢型材挤压过程的影响.计算结果表明,当挤压比为9、挤压速度为200mm/s、摩擦因子为0.3、模具预热温度为450℃、坯料预热温度为1050℃时,金属流动状况良好,材料的应力应交分布均匀,可有效提高模具的寿命,对指导实际生产具有积极的参考价值.     

挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响

挤压速度和摩擦状态是铝型材挤压过程中的重要工艺条件,对挤压产品的质量、挤压力、模具寿命和生产率等具有直接影响。文章以一异型铝型材挤压件为例,采取塑性剪切摩擦模型,使用3种挤压速度和6种摩擦因子的不同组合分别进行挤压过程数值模拟,得到不同参数下模具受力、挤压件温度分布变化及材料流动速度的变化等情况,研究讨论了挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响规律。研究结果为挤压生产实践提供了一定的理论指导与参考。