基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化北大核心CSCD

针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。     

基于响应面法的整体式结合齿齿轮温锻工艺优化

针对整体式结合齿齿轮温锻过程成形载荷大、锻件充填不完整和模具磨损大等缺陷,以DCT250双离合自动变速器中某整体式结合齿齿轮作为研究对象,建立了以模具预热温度、坯料加热温度、摩擦因子和锻造速度为设计变量,以锻造过程成形载荷、齿形模具最大磨损量和锻件成形率为目标的二次多项式响应面模型。通过响应面法与有限元模拟相结合的方法对温锻过程的工艺参数进行优化,从而得到该产品的最优锻造工艺。经过实际生产验证发现,最优锻造工艺能够在较低成形载荷的条件下锻造出合格的锻件,并且齿形模具的使用寿命由最初的1000件提高至4500件,有效提高了齿形模具的使用寿命。     

高硅铝合金斜楹模锻工艺与模具

高硅铝合金斜盘模锻工艺,由小飞边开式锻模实现模锻件的塑性成形,模锻工艺流程为：挤压棒材一下料一加热一模锻塑性成形一后续处理,坯料加热温度为（500＋5）℃,凹模预热温度为（200±5）℃,小飞边模锻：工艺将加热后的铝合金棒料直接模锻成形为带小飞边的斜盘模锻件,模具为小飞边开式锻模,由上凸模、下凸模和挤压筒组成,凹模采用可分结构,顶出时锻件由下凸模直接顶出,在上凸模设置高度为3mm、厚度为0．5mm的环形均匀缝隙,即飞边槽,     

封严圈锻造应力裂纹分析与预防

采用金相分析、断口分析、有限元模拟、试验验证相结合的方法,对某航空发动机封严圈锻件分模面位置裂纹产生的原因进行了分析和验证。结果表明:分模面转接R处裂纹的产生主要与预锻坯尺寸有关,如环形坯料局部厚度偏大,则模锻成形过程中局部多余金属形成飞边时,R处流动速度差异增大,附加应力也随之增大,当附加应力与外界作用的应力之和超出材料的强度极限时即产生裂纹。此外,模具飞边槽圆角半径r值和桥部高度尺寸偏小,会增大裂纹出现的倾向。改进环形坯料壁厚控制的工艺方法,最大壁厚不大于21 mm;模具飞边槽桥部高度增加至8 mm,圆角半径增大至5 mm,同时控制锻坯的加热过程、模具温度和润滑等可有效预防此锻造裂纹。     

基于正交试验的铝合金筋板类锻件成形工艺参数多目标优化

为了获得更好的铝合金筋板类锻件锻造成形工艺参数,采用正交试验和有限元模拟技术对锻造成形工艺参数进行了多目标优化。以铝合金筋板类锻件成形载荷和金属流动速度作为评价指标,分析成形速率、坯料温度、摩擦系数、飞边槽桥部宽度和高度对锻件质量的影响。并用极差分析法分别得到成形载荷和流动速度的最优工艺参数。最后利用多目标综合平衡法,获得成形载荷和金属流动速度的工艺参数组合,并对最优工艺参数进行了验证。     

铝合金控制臂多向挤压制坯及模锻成形工艺

提出了采用多向挤压工艺为复杂枝权类控制臂锻件成形锻造预制坯。选取典型的复杂铝合金控制臂锻件,通过有限元模拟分析,研究了多向挤压成形过程中毛坯温度、材料流动速度、流线及挤压成形力和模锻成形过程中的温度分布及模具充填情况。模拟结果表明:当坯料成形温度为540℃、模具加热保温至200℃时,挤压后两枝权温度为520℃,枝权头部温度约为480℃,无须进行二次加热。模锻成形材料变形均匀,模具充填效果好,飞边较小,表明挤压制坯与锻造型腔较好匹配。最后,通过多向液压机对模拟进行了验证,结果表明,多向挤压制坯成形工艺可以获得高质量的控制臂锻件预制坯,该工艺具有可行性。     

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%。     

基于响应面法的幅板冲压成形模具磨损

以高强钢幅板为研究对象,采用DEFORM软件对初始工艺方案下的冲压成形效果进行模拟,通过分析得到影响凹模磨损的关键工艺参数。然后,以坯料预热温度、冲压速度、模具预热温度、模具硬度为因素,以凹模磨损峰值为响应量,通过设计响应面试验,对因素和响应量之间的关系进行拟合,得出响应面模型并对模型的准确性进行了验证。得出最优参数组合为:坯料预热温度为800℃、冲压速度为6.1 mm·s~(-1)、模具预热温度为201.5℃、模具硬度为59 HRC。采用最优参数组合进行实际试模,模具的寿命明显提高,验证了模拟响应面模型和模拟结果的准确性,为实际生产中分析模具磨损情况提供了理论依据。     

锻造模具材质应用

热模锻造是将锻件坯料加热到金属的再结晶温度以上的锻造温度范围内,放在锻造模具上,再利用锻造设备的压力将坯料锻造成锻件毛坯.锻造时,由于面压增大、工作接触时间增长,交变应力导致模具温度升高、软化和内应力,会发生早期疲劳热裂纹.     

基于响应面法的弧形铝合金锻件锻造工艺的多目标优化

为了获得优化的锻造成形工艺参数,提出了基于响应面法的工艺参数多目标优化策略。以大型弧形锻件的应变均匀性和锻造变形力作为评价指标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的分析模型。回归模型拟合度达87.58%,工艺参数的最佳组合为飞边槽高度5.682 mm、锻造速度7.25 mm/s、摩擦系数0.21。采用优化的工艺参数能使应变均匀性有很大的改善,并有效地降低了锻件变形力。     

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。     

汽车发电机爪极闭式一火两锻成形工艺研究

在对汽车发电机爪极零件结构分析的基础上,提出了基于结构拆分的爪极闭式一火两锻成形工艺和对应的模具,该工艺先径向墩挤成形出爪极基座部分,然后再反挤出爪齿和中间凸台.利用Deform- 3D建立了工艺过程的热力耦合有限元分析模型,并得到了成形过程中坯料形状变化、材料流动和成形载荷等情况.结果表明:该工艺能够获得齿形充填完好...     

基于响应面法的游艇转向臂锻造工艺优化

针对游艇转向机构中某转向臂在实际生产中出现的充不满的缺陷,设计了以模具预热温度、始锻温度、镦粗台孔深、镦粗下压量、压扁厚度为设计变量,以锻件充形率、终锻力为目标函数的混合水平正交表,通过对正交试验结果进行灰色关联处理,并进行极差分析,得知镦粗下压量、镦粗台孔深对目标函数影响显著。为了得到更优的工艺参数,在正交试验的基础上结合中心复合试验进行再优化,建立了以镦粗下压量、镦粗台孔深为自变量,以锻件充形率和终锻力为因变量的二阶响应面模型,从而得到了该产品的最优工艺参数。经过生产验证,优化后的工艺参数能在较低的成形载荷下锻造出合格的产品,并且消除了充不满的缺陷。     

汽轮机叶片材料高温变形行为及模锻参数优化

采用试验与数值模拟相结合的方法对300MW汽轮机某级动叶片材料高温变形行为及模锻参数优化进行了研究。对1Cr12Ni2W1Mo1V合金进行的高温热模拟试验表明,该材料高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系。建立了该材料的高温本构方程,充实了不锈钢的高温材料性能库;应用所建立的材料本构方程,对叶片模锻过程进行了数值模拟,正交模拟试验的结果表明,模具飞边槽桥部宽度b对模锻成形质量影响最大,依次为坯料大头过渡圆角半径r1、模具飞边槽桥部高度h和坯料小头过渡圆角半径r2;生产中采用优化的叶片尺寸及模具结构参数,使材料利用率提高了6.43%,锻打次数减少了2次,终锻件的尺寸精度有了大幅度提高。     

多拐曲轴模锻成形毛坯精化技术

针对多拐曲轴材料利用率低的问题,采用数值模拟技术与生产试制结合的方法,对多拐曲轴毛坯精化问题进行了研究,提出了采用带阻力墙的飞边槽结构和凸形连皮形式实现曲轴毛坯精化的措施.以连皮的形状和厚度参数为指标,分析了不同结构形式的连皮对曲轴模锻成形的影响;以毛坯精化为设计指标,分析了阻力墙对不同下料尺寸毛坯的影响.研究结果表明,采用阻力墙和合理的连皮结构可以实现曲轴精密模锻毛坯的精化,此时阻力墙的斜度为10°、间隙为1～2.5min、距模具型腔的位置为10mm,连皮结构为凸连皮、厚度为18mm.生产实践表明,多拐曲轴精化毛坯后材料利用率达到了88.3%.此研究成果可推广到其他曲轴毛坯精化技术中.     

基于BP-GA的大锻件过渡区宏观成形性能优化

针对铝合金大型锻件局部加载成形工艺下过渡区筋部充填不满的问题,借助于BP神经网络和GA遗传算法与数值模拟技术相结合的策略对锻件的局部加载成形工艺参数进行了研究。以锻件过渡区填充性作为质量评价目标,建立了坯料温度、压力机加载速度、第1道次压下量、进给量与质量指标之间的关系模型,利用遗传算法求解得到了合理的工艺参数:坯料温度为435℃,压力机加载速度为5 mm·s-1,第1道次压下量为18 mm,进给量为1165 mm,并将得到的工艺参数进行再模拟,并应用于生产试制,生产后的锻件筋部过渡区充填完整,对比模拟结果,表明所提出的策略能有效对大型锻件局部加载成形过渡区充填问题进行控制。     

热锻工艺参数对模具磨损影响的有限元分析

针对某差速器盖热锻模,基于修正的Archard磨损模型,应用有限元模拟软件Deform分析了坯料和模具预热温度以及成型速度对终锻模磨损的影响规律。研究结果表明,在试验数据范围内,随着坯料预热温度的升高模具磨损量呈减小趋势,当坯料预热温度超过1230℃时,这种趋势放缓;提高模具预热温度,模具磨损量逐步增大,当预热温度超过200℃时这种趋势更加明显;成型速度小于400mm/s时,模具磨损量随成型速度的提高而减小,当成型速度超过400mm/s时,模具磨损量随成型速度的提高会先增大后减小。     

航空连接件冲锻成形数值模拟及优化

为了研究各工艺参数对凸台成形的影响,根据航空用关键连接件的结构特点,制定出了冲锻成形工艺方案,同时设计出了一副落料冲孔复合模,利用有限元模拟软件对凸台冲锻成形进行了模拟分析,并通过正交实验对工艺参数进行优化。结果表明,影响凸台成形的因素按影响效果强弱依次为冲头的高度、宽度、摩擦因子、长度,当冲头尺寸为5．5mmX2．5mm×1．2mm,摩擦因子为0．2时成形效果良好。     

长城2020转向节锻模设计及其锻造工艺生产验证

针对长城2020汽车转向节法兰截面形状复杂、轴部过粗、杆部过细和前、后羊角间距过大等结构问题,通过对该锻件局部尺寸进行分析阐述,结合多年汽车转向节锻造经验,对预锻型腔、终锻型腔及飞边桥的关键部分分别进行设计、分析论证,并采用加热挤压的制坯工艺与模锻复合成形工艺进行批量生产,得出预锻工步是转向节锻造过程中最关键的工步,并且,优良的预锻设计不但能提高终锻模膛充填性能,而且还可以防止锻件产生折叠。2020汽车转向节经过现场生产验证可知,锻件材料利用率达到了78.2%,比同类转向节的材料利用率高出8.2%,合格率达到了99.3%,同时模具寿命亦可延长至40000件。研究结论对提高锻件合格率和锻模寿命具有重要的实际意义。