复杂锻件成形中塑性应变的测试新方法及应用

为解决复杂锻件成形过程中应变难以测定的问题,采用了一种利用螺纹进行测量的新方法。以压气机叶轮件为例,设计了一套组合式模具,凹模由4块镶块组合而成。采用等温模锻方法成形了该叶轮件。利用螺纹法对成形过程中不同截面上4条流线及其轴向、径向应变分别进行了测量分析,并定量给出了该叶轮件成形过程中变形及应变的分布规律。结果表明,该方法是测试模锻成形过程中金属塑性变形流动较为有效的实验手段,利用该方法可对一般塑性体积成形中金属流动和应变分布进行研究。     

闭式模锻液压模架液压缸的优化设计研究

精密成形技术不仅能节省原材料和能源，缩短生产周期，还能获得复杂形状的制件，提高产品质量和增强其市场竞争力。闭塞模锻是精密成形技术的一个重要分支，模架是这项技术的重要装备。液压模架又是闭塞模锻模架的发展趋势。本文在综合分析的基础上，研制出液压力合模的模架。在该模架液压缸缸体设计中引入第三强度理论和优化设计理论，为缸体结构参数的优化选取提供理论指导。利用该模架成功地锻出轿车等速万向节星形套冷精锻件。这项技术用于生产中，经济效益显著，应用前景广阔。     

扭臂模锻成形过程的三维有限元模拟

针对扭臂模锻成形过程,采用三维刚塑性有限元法进行了数值模拟,分析了金属的塑性变形行为,对可能产生的缺陷进行预测,给出了等效应力、等效应变的分布情况,从而为工艺制订和模具设计提供理论依据。     

轿车等速万向节星形套冷挤压成型过程有限元模拟

采用大型有限元软件MSC.Marc对轿车等速万向节星形套冷挤压成型过程进行了有限元数值模拟,详细讨论了有关数值模拟技术问题,得出了挤压力在加载过程中的变化曲线、工件随时间变化的温度场分布云图、工件等效塑性应变云图及模具内圈的应力分布云图,较好地解释了模具疲劳破坏的原因.研究结果有助于对轿车等速万向节星形套成型工艺及模具结构进行优化设计.     

直齿圆锥齿轮冷闭塞锻造数值模拟分析

轿车上的直齿圆锥齿轮尺寸精度与产品质量要求很高，难以采用常规的塑性加工技术成形。冷闭塞锻造技术是近年发展起来的精密成形技术。以捷达轿车差速器行星齿轮为例，对冷闭塞锻造成形过程进行了数值模拟，分析了成形过程中的金属流动充填规律以及力学量场分布情况，对数值模拟中的一些关键技术问题进行处理，并进行冷闭塞锻造工艺实验研究。结果表明数值模拟分析准确，冷闭塞锻造工艺与模具设计合理，液压模架工作稳定可靠。     

房车转向节整体模锻关键技术与模具装置研发

房车转向节轮廊尺寸大、结构极其复杂,目前采用的分体制造技术存在材料利用率和生产效率低、产品性能差的问题。为此,提出了转向节整体模锻成形的工艺方案,着重研究了其关键工序弯曲成形的工艺优化并进行了专用模具装置开发。采用经典塑性成形理论、有限元数值模拟和试验相结合的方法,分析了弯曲过程的应力应变状态、金属流动和损伤分布。工艺试验结果表明,所提出方案合理,实现了以整体模锻取代分体制造,材料利用率由约45%提高至70%以上,生产效率提高4~5倍。     

基于刚粘塑性有限元模拟的汽轮机叶轮模锻的预成形优化

针对汽轮机叶轮模锻的预成形设计,本文建立了以打击能耗最低和模具作用载荷最小为目标函数,以完全填充为约束条件,以坯料初始高径比为优化变量的预成形坯料优化方案。利用刚粘塑性有限元方法模拟汽轮机叶轮等温模锻成形过程,具体分析了不同坯料初始高径比对成形载荷、塑性应变能以及分流面的影响。数值模拟结果表明获得的预成形H/D最佳尺寸可明显减少模锻锤击次数和模具磨损。所提出的有限元模拟预成形优化方法十分有效,克服了以往凭经验设计的弊端。     

星形套冷挤压成形有限元方法研究

利用高级非线性软件MSC．Marc，采用弹塑性热机耦合分析对行星套冷挤压过程进行了模拟，得出了塑性成形的流动规律和模具的应力分布，比较了不同建模方法对模拟结果的影响，比较全面地阐述了冷挤压塑性成形的有限元仿真技术。研究结果对冷挤压成形的有限元仿真以及塑性成形工艺控制和提高模具寿命具有指导意义。     

自润滑关节轴承二次挤压装配的有限元仿真分析

利用Abaqus软件对大型自润滑关节轴承的成形过程进行了数值模拟。通过分析挤压过程中轴承的等效应力分布、等效塑性应变分布、挤压力变化曲线及衬垫受到的接触应力分布曲线等,研究自润滑关节轴承的装配成形机理。结果表明:相对第2次挤压成形,第1次挤压成形过程中挤压力变化相对平稳,等效应力和等效塑性应变也相对较小;第1次挤压完成后,衬垫腰部受到的接触应力最大,第2次挤压完成后,衬垫两端受到的接触应力较大。     

锻模设计要点

正按照金属体积模锻中最后成形工步的成形方法,可以把体积模锻分为镦粗、镦挤、挤压及顶镦四种。另外金属还有许多局部成形方法,如辊锻、楔横轧、扩辗、摆辗、径向锻造、旋压、弯曲及精压等。塑性成形按金属材料温度分类有冷锻、温锻、热锻。按应力状态,塑性成形主要包括三类成形工艺:①低压应力开式模锻工艺。低压应力模锻成形包括镦粗和开式模锻(镦挤成形)。②高压应力闭式模锻和     

汽车前轴精密辊锻成形过程的数值模拟

汽车前轴的精辊-模锻工艺是一种用小成形力锻造设备成形较大型前轴锻件的塑性加工技术,其工艺关键在于精密辊锻。前轴的精密辊锻分4个道次,是典型的局部成形工艺。辊锻工艺由于旋转的模具与辊锻件之间的接触区域在不断变化,一直以来成为数值模拟的难点。对4个道次的模具建立了模型,采用三维刚塑性有限元程序DEFORM-3D模拟了前轴精密辊锻工艺,分析了辊锻过程中金属变形的规律,研究了模具参数对成形质量的影响以及辊锻力矩的变化规律。模拟结果对于改进辊锻工艺设计、提高模具设计水平具有指导作用。     

钣金件模具在冲压过程中的变形分析

钣金件模具在钣金件的冲压成形过程中起着举足轻重的作用。模具在金属成形过程中的塑性变形通常被忽略,然而有些钣金件加工精密程度要求较高,模具变形成为影响工件成形质量的重要因素。基于拉格朗日的弹塑性本构方程建立有限元模型,对模具在工件挤压过程中的变形进行有限元数值仿真,结果表明,在要求精度不高的金属塑性成形中,模具冲头可以按照刚体处理,而在精密成形中必须考虑模具变形对成形件质量的影响,选择的模具冲头材料应具有较大的刚度。为实际生产工艺的制定和模具设计等提供重要的理论参考依据。     

一种模拟塑性成型过程的新方法—模拟块技术及其应用

提出一种模拟塑性成型过程的模拟块技术。用它进行齿轮锻件的模锻模拟时，把齿轮分成内外两部分，每一部分使用一个模拟块。两部分通过一个接口传递数据。每个模拟块在各自的型腔内自动进行形状和尺寸变化的模拟。不必关心模块的内部工作细节，只须注意表示其几何形状和尺寸变化的边界参量即可。详细介绍了基于ＵＢＥＴ原理的轴对称矩形模拟块的建立、使用性能及其在正反向模拟中的用途与应用实例。     

汽轮机叶片精锻模具预补偿方法研究

针对汽轮机叶片加工精度要求高、精锻模具误差补偿难度大以及加工效率低等问题,以某型号汽轮机叶片为例,利用DEFORM-3D数值模拟软件分别对叶片精锻模具Z=5 mm叶根截面、Z=35 mm叶身截面以及Z=75 mm叶尖截面在不同锻压步数下的弹性变形进行了模拟分析,得出精锻模具型腔曲面变形规律。基于数值模拟结果,提出利用反向迭代补偿与黄金分割相结合的方法来修正精锻模具型腔。以该汽轮机叶片最大允许误差80μm为迭代目标,采用黄金分割法调整迭代区间,对各迭代点进行仿真,确定最优修正系数为0.94,最后得到满足终锻叶片精度要求的合理模具型腔,大大提高了模具设计质量与效率。     

双联齿轮精锻成形工艺及数值模拟分析

针对双联齿轮的结构特点,提出了两种双联齿轮成形工艺,设计了坯料的合理形状,建立了三维有限元分析模型。通过工艺分析和不同工艺条件下的材料流动过程三维有限元动态仿真,研究了变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、几何尺寸变化以及成形件几何质量和缺陷等。对比有限元模拟结果发现:闭式模锻工艺齿形填充较差,产生折叠缺陷或充不满现象;挤压成形工艺齿形填充良好,是双联齿轮精锻成形的优选方案。研究结果为双联齿轮成形工艺实用化研究提供了理论指导或技术支持。     

A study on precision forging of spur gear forms and spline by the upper bound method

Precision forging is an important manufacturing procedure of spline and spur gear forms. It has advantages of improved strength, good tolerance, saving billet material, dispensing with the cutting, etc. In this paper, a mathematical model using an upper bound method is proposed for forging of spur gear forms and spline to investigate the plastic deformation behavior of billet within the die cavity. The material of solid billet was assumed as rigid–plastic and the shape of the tooth profile was accounted for the mathematical modeling of the kinematically admissible velocity field assumed for the plastic zone. The non-uniform velocity was employed for simulating the inhomogeneous deformation and the effect of barreling during the forging. Using the present model, various effects of forming parameter such as the friction factor, reduction, number of teeth, etc. upon the non-dimensional forging pressure, forging force and barreling of the spur gear forms and spline were analyzed systematically and the results compared with those of other researcher's analytical and experimental work. It is shown that the present modeling of the process improves knowledge of the process design performance for the precision forging of spur gear form and spline.     

Precision forging technology for aluminum alloy

Aluminum alloy is a preferred metal material for lightweight part manufacturing in aerospace, automobile, and weapon industries due to its good physical properties, such as low density, high specific strength, and good corrosion resistance. However, during forging processes, underfilling, folding, broken streamline, crack, coarse grain, and other macro- or microdefects are easily generated because of the deformation characteristics of aluminum alloys, including narrow forgeable temperature region, fast heat dissipation to dies, strong adhesion, high strain rate sensitivity, and large flow resistance. Thus, it is seriously restricted for the forged part to obtain precision shape and enhanced property. In this paper, progresses in precision forging technologies of aluminum alloy parts were reviewed. Several advanced precision forging technologies have been developed, including closed die forging, isothermal die forging, local loading forging, metal flow forging with relief cavity, auxiliary force or vibration loading, casting-forging hybrid forming, and stamping-forging hybrid forming. High-precision aluminum alloy parts can be realized by controlling the forging processes and parameters or combining precision forging technologies with other forming technologies. The development of these technologies is beneficial to promote the application of aluminum alloys in manufacturing of lightweight parts.     

销类件摆辗精密成形及三维有限元模拟

介绍销类件冷拔摆辗精密成形工艺,对工艺参数的确定、产品质量和变形机理的有限元模拟等问题进行了研究。实验表明采用摆辗工艺生产销类件,金属流线不被破坏,表面硬度略有升高,尺寸精度和表面粗糙度达到有关标准要求,综合机械性能有所提高,是一种先进的销类件精密成形工艺。采用三维有限元模拟摆辗变形过程,可以获得接触区和工件内部应力应力场等信息,为控制变形过程,保证产品质量提供理论依据。     

上限元模拟技术在金属塑性加工优化设计中的应用

根据上限元理论提出了上限元模拟技术,阐述了采用该模拟技术依据金属塑性成型理论对金属塑性加工进行优化设计的模拟式设计方法,并以此建立了锻造工艺与锻模参数优化设计的CAS/CAD系统。模拟式设计方法可解决经验式设计必须多次试验和不能进行最优化设计的问题。实验室验证和生产的成功证明,以金属塑性成型理论和上限元模拟技术为基础的金属塑性加工优化设计的模拟式设计方法具有强大的吸引力和良好的应用前景。