基于计算机模拟的安全阀阀体多向模锻精密成形工艺北大核心CSCD

以安全阀阀体为研究对象,根据其结构特征,提出了多向模锻精密成形工艺方案。通过数值模拟技术,分析了安全阀阀体的成形过程,研究了不同凸模结构对安全阀阀体成形的影响。结果发现,采用复合凸模结构时材料流动更合理,而采用单一凸模结构容易出现材料折叠缺陷。而后,基于复合凸模结构,研究了左右复合凸模的不同加载速度比对多向模锻精密成形过程的影响,并从安全阀阀体锻后的等效应变分布、温度分布、各凸模最大受力情况以及最小合模力等方面进行了对比分析。结果表明:当左右复合凸模的加载速度比为1.76∶1时,安全阀阀体锻后的等效应变及温度分布更为均匀,安全阀阀体成形效果更好,同时各凸模最大受力及最小合模力也更小,更益于延长模具的使用寿命。     

多向挤压模具及三通件的成形流动分析

利用有限元分析软件MscMarc来模拟三通阀体零件多向主动加载成形过程。通过对多向同步加载、多向分步加载、多向顺序加载等3种不同成形方式的金属流线,以及加载过程中挤压力曲线的比较,得出了多向分步加载时挤压力曲线平滑,对模具损伤较小,而且不会出现金属折叠,为最佳的加载工艺方案。详细论述了多向分步加载时金属的流动规律,即首先向右方向的凸模1与凹模间的间隙流入,随后才向凸模2与凹模间半圆柱形凸起的空腔流入。     

AISI-5140三通阀多向加载成形开裂预测

三通阀体多向加载成形是一个多参数作用,多工步、多模具约束的高温变形过程,材料受力状态和流动行为复杂,变形不均匀性严重,易于产生开裂等缺陷。文章首先研究并确定了,适用于AISI-5140三通阀多向加载成形过程中的开裂预测准则为Cockcroft-Latham准则,计算出AISI-5140材料的临界损伤值为0.881;随后以材料损伤峰值为指标,采用正交试验设计与有限元模拟相结合,对发生开裂的趋势和区域进行了分析和预测。结果表明,成形末期三通阀肩部圆角偏上区域材料的损伤值达到峰值,易于发生开裂;成形过程中的开裂趋势随着凹模圆角减小和摩擦增大而增大;加载速度越大,发生开裂的趋势越小,该文条件下,当加载速度低于15mm/s时,易发生开裂。对于给定坯料成形内径不同的三通阀,损伤峰值随着三通阀内径的增大而增大,即开裂趋势增大;对于内外径比相同的三通阀,成形过程中的损伤峰值随着其外径的增大而降低,即开裂趋势减小。     

模具加载方式对不规则阀体多向模锻工艺的影响

为提高一种复杂不规则阀体的性能和生产效率，设计了一种多向模锻生产工艺，并通过建立高温下的材料压缩仿真模型和多向模锻有限元分析模型，利用Deform-3D软件模拟了不规则阀体的成形过程，分析了不同模具加载方式对阀体成形结果、阀体温度分布、各凸模载荷变化、最小合模力以及各模具温度的影响。结果表明：第1种加载方式成形困难，容易产生毛刺和锻造不满等缺陷，第2种加载方式易产生折叠缺陷，而第3种、第4种加载方式可有效避免成形缺陷，并且第4种加载方式对提高阀体质量和模具寿命更有利。最后，利用多向模锻液压机进行了各加载方式下的阀体成形试验，通过试验与模拟对照验证了分析过程的准确性，同时，在合适的工艺下获得了表面平滑、尺寸合格、纤维流线均匀且无折叠、毛刺等缺陷的阀体锻件，该研究能有效推动各类阀体生产工艺的发展。     

三通阀体零件多向主动加载成形过程数值模拟

利用有限元分析软件Msc.marc来模拟三通阀体零件多向主动加载成形过程.通过对多向主动加载、多向分步加载、多向顺序加载三种不同成形方式的时间-速度图、等效应变云图以及加载过程中做功、挤压力曲线的比较.得出多向分步加载时挤压力曲线平滑,对模具损伤较小,而且不会出现金属折叠,为最佳的工艺方案.通过速度矢量图论述了多向分步加载时金属的流动规律.     

7075铝合金三通阀多向加载成形过程模拟

采用刚粘塑性有限元法对7075铝合金三通阀多向加载成形过程进行了数值模拟,研究了凹模圆角、坯料初始温度、加载速度、模具预热温度对成形过程和成形质量的影响。结果表明,适当增大凹模圆角有利于成形载荷的降低和提高变形的均匀性;坯料初始温度的提高可使成形载荷减小,但过高会引起坯料局部区域温升过高,超过7075铝合金中起强化作用的共晶熔点温度;加载速度高于10 mm/s时,对成形载荷影响不大,但当高于20 mm/s时会引起坯料局部温度超出7075铝合金的热塑性成形温度范围。     

成形工艺参数对U形件回弹影响的仿真分析

针对U形件弯曲回弹问题,在Abaqus软件中建立6061铝合金薄板U形件拉延成形二维有限元模型,使用Numisheet’ 2011会议回弹测量方法和成形极限图缺陷判据,研究U形件成形过程中单工艺参数对回弹量的影响,通过L_9(3~4)正交试验获取U形件回弹控制最优工艺参数组合。结果表明:不改变其他成形工艺参数,U形件回弹量随着凸、凹模圆角半径或拉延深度的加大,总体呈上升趋势,随凸、凹模间隙值的减小总体呈下降趋势;U形件回弹量随"凸模-板料"摩擦因数的增大而增大,随"凹模、压边圈-板料"摩擦因数或压边力的增大而减小;成形工艺参数影响U形件回弹量的主次顺序依次为"凹模、压边圈-板料"摩擦因数、"凸模-板料"摩擦因数、凸、凹模间隙值、压边力,以优水平工艺参数组合A_2B_3C_1D_3进行成形模拟,U形件法兰端部最大位移偏移量为0.84 mm,回弹控制效果明显。     

套管头锻件多向模锻工艺分析

针对单法兰套管头锻件中空、法兰大难成形的特点,对套管头多向模锻的成形过程进行了模拟,分析了坯料尺寸和加载顺序对模锻件成形质量的影响。确定了合理的坯料高径比、上下冲头和上盖板加载曲线,获得了流线顺畅的套管头多向模锻件,可有效地避免折叠、充不满和毛刺缺陷。     

基于DEFORM的履带板多向主动加载成形数值模拟

利用有限元分析软件DEFROM-3D来模拟履带板多向主动加载成形过程。通过对多向顺序加载、多向同步加载、多向分步加载三种不同方式的充型和飞边情况图、等效应力极值-时间曲线图以及上凸模载荷-行程曲线图、侧凸模载荷-行程曲线的比较,得出了多向顺序加载为最佳工艺方案。     

四通阀多向加载成形参数影响模拟分析

采用有限元方法研究多向加载成形,对1045钢、7075铝合金两种典型材料的四通阀多向加载成形过程进行了数值模拟.研究了加载路径、成形材料、模具预热温度、凸模加载速度等因素对四通阀多向加载成形过程的影响.结果表明,调整加载路径可降低合模力并改善凸模受力不均;不合理的加载路径可导致碳钢材料四通阀锻件中出现微裂纹,在本文实验条件下加载路径对铝合金锻件中损伤的影响可忽略;对于碳钢材料的四通阀成形,可不预热模具.     

三通阀体类零件多向加载整体成形发展与展望

针对传统三通阀体类零件成形工艺的不足,分析了国内外有关三通阀体类零件成形工艺及装备研究现状,提出了多向加载整体成形三通阀体类零件的工艺,并指出该成形工艺在工业设计生产中具有广泛的应用前景.     

弧齿锥齿轮温锻成形模具温度分析

对弧齿锥齿轮温锻成形过程中齿模温度场进行了分析,研究了摩擦因子、坯料温度、成形速度对齿模温度场的影响规律.结果表明,在成形过程中,齿模型腔齿顶处温度最高,齿根处温度最低.随坯料温度的升高及摩擦因子的增大,模具表层温度升高,成形速度对模具温度影响显著.研究结果可为弧齿锥齿轮温锻成形的模具设计、工艺方案制订提供理论依据.     

半轴套管热挤压成形数值模拟与实验

根据半轴套管零件的特点,确定了热挤压成形工艺方案,采用DEFORM-3D有限元软件对成形过程进行数值模拟,分析坯料在制坯、正挤压和镦粗法兰3个工序中的应变分布、温度场分布和金属流动规律,得到了凸模载荷-行程曲线图;预测成形过程中缺陷产生的可能性,并分析坯料加热温度、凸模挤压速度、模具预热温度3个主要因素对正挤压成形效果的影响。生产验证了该热挤压工艺的可行性,为半轴套管的实际生产工艺的制定提供了参考依据。     

三通件的成形工艺及模具设计

利用有限元分析软件MSC-Superform模拟三通件不同多向加载方式的成形过程。通过对多向同步、分步、顺序加载三种不同成形方式的时间-速度图以及加载过程中挤压力曲线的比较,得出了多向分步加载为较佳的工艺方案,并对此进行了模具设计。     

凸台板件挤压成形中的几个问题

以理论分析、数值模拟和物理实验相结合的方法,对板件凸台的精冲挤压复合工艺进行了分类,指出其各自的成形特点。研究了带凸台板件的精冲-挤压复合成形力计算公式,并通过实验对理论公式进行了验证。分析了板件凸台挤压过程中可能的成形缺陷,指出了缺陷形成的原因:主要是板状挤压工况和摩擦导致材料流动的方式和流动速度不同。并论述了使用润滑油、控制挤压凸、凹模直径比值及增大挤压凹模圆角等措施来控制缺陷。     

奥氏体不锈钢变薄拉深过程的数值模拟

利用有限元软件Deform-2D,对奥氏体不锈钢变薄拉深过程进行热力耦合的数值模拟,研究了凸、凹模与坯料间摩擦和变形速度对变薄拉深过程的成形载荷和坯料损伤的影响。模拟结果显示：当凹模与坯料之间的摩擦增大,成形载荷和坯料损伤明显增大;当变形速度增大,坯料损伤增大而成形载荷减小。上述结论为奥氏体不锈钢变薄拉深工艺优化设计提供了可靠的理论依据。     

GH4169高温合金叶片挤压制坯成形规律研究

制坯是叶片成形过程中的准备阶段,利用三维有限元Deform-3D软件,采用热力耦合的方法,模拟分析不同工艺参数(变形温度、上模压下速度和摩擦因子)条件下叶片挤压制坯过程的成形规律,优化工艺参数.根据模拟结果,得到一组合理的工艺参数,即变形温度为1020℃、摩擦因子取0.3、上模下压速度800 mm·s-1,得到载荷-行程曲线并拟合出加载力与行程关系方程.     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

321不锈钢V形件充液成形失稳控制研究

充液成形技术是一种有效解决复杂薄壁零件成形问题的方法.针对321不锈钢V形件常规拉深成形需要多道次成形、工艺冗余的问题,通过分析V形件充液成形过程中易出现失稳现象,设计了带初始反胀的充液成形的技术方案.结合数值模拟,对薄壁V形件充液成形过程中出现的凸模侧壁破裂、法兰区起皱等失稳形式进行了研究,优化了液室压力加载曲线、压边间隙、初始反胀压力及初始反胀高度.结果表明,V形件在优化的工艺参数条件下成形既可产生“摩擦保持”的效果,改善了应力状态,又可避免凸模侧壁破裂和法兰区起皱,提高了零件成形极限和壁厚分布的均匀性.     

三通阀体多向模锻工艺研究及有限元分析

针对40Cr合金钢阀体生产效率低、材料利用率低、性能差、寿命短等问题,提出了采用多向模锻工艺来成形阀体.首先,根据阀体结构特征设计了3种成形工艺方案,并分析了各方案冲头的加载方式;其次,通过CAE分析软件Deform-3D完成了各方案的有限元建模,并进行了数值仿真,分析比较了各方案的锻件成形过程、锻件成形质量、锻件温度...