薄壁钢筒温挤件背压式冷精整技术

针对薄壁钢筒温挤件在冷精整过程中出现的内腔顶部凸起现象,应用速度场、应力场和点追踪法分析了薄壁钢筒温挤件的成形过程和缺陷形成的原因。在精整过程的初始阶段,顶部变形区上部金属所受应力小于下部金属所受应力,金属有向上流动的趋势,由于摩擦力的作用,周边层金属的流动滞后于中心层金属,因此,随着上模的向下移动,内腔顶部逐渐向上凸起。根据挤压件顶部受力分析,提出了背压式冷精整技术,通过对工件顶部施加反向压力,实现了对工件顶部材料流动的再控制,即抑制金属的向上流动。基于塑性力学理论分析了新技术的可行性,通过数值模拟优化了背压力,结果表明:两次精整的背压力分别为3460和7450 N时最为合适。在自主研发的背压式精整装置上,进行了实验验证,发现完全可以消除顶部缺陷,从而达到改善顶部缺陷的目的。     

取力器传动轴冷挤压成形工艺研究

针对取力器传动轴的结构特点,设计了多道次的成形工艺方案,对其中的核心工序塑性扩孔和内花键挤压,运用有限元软件Deform-3D进行了模拟分析。根据分析得到的成形过程中金属材料的流动规律和凸模载荷状况,针对内花键挤压时出现的金属刨削式撕下现象,在凸模冲头花键前端增加导向角并对导向角的角度进行多次模拟试验,选取60°导向角。经小批量生产验证,扩孔和内花键均采用200 t液压机,经多次模拟改进的内花键挤压方案切实可行,扩孔内花键挤压处无切削加工现象,无褶皱、裂纹等缺陷,几何尺寸精度达IT8级,可以投入批量生产。     

倒档棘轮外齿冷精锻工艺的比较研究

针对倒档棘轮外齿上下不对称的特点,制定了倒档棘轮外齿两种冷精锻成形工艺方案。采用Deform-3D有限元软件对其精锻成形过程进行数值模拟分析,比较了两种成形工艺方案中的金属流速及充填效果。分析结果表明,采用成形+切削的工艺方案成形倒档棘轮外齿时,金属流动均匀,充填效果理想。采用成形+切削工艺进行生产试制表明,倒档棘轮外齿成形件的凸台底部角隅处充填饱满、齿轮齿面完整,外齿成形精度及抗疲劳强度得到提高。     

基于金属流线分析的三柱槽壳温挤件工艺优化

挤压件体积成形过程中,金属流线对其使用性能影响很大。针对三柱槽壳温挤件金属流线不佳现象,分析了流线的形成过程,研究了正挤工艺、反挤凸模形状和尺寸、摩擦力和挤压速度对金属流线的影响规律。据此提出改善流线结构的方案,并进行实验验证。结果表明:相对于平底和梯形反挤冲头,三角冲头结构对金属流线的引导作用更佳,且在保证沟道尺寸的前提下,三角冲头底面倾斜角、引流圆锥凸台顶角圆弧半径和底面直径越大越好;正挤凹模锥角取60°~90°最为合理;摩擦力对金属流线影响较大,摩擦力越大,金属流线越差;挤压速度对金属流线的影响不大。     

4032铝合金花盘锻压成形技术

针对涡旋式压缩机花盘在温锻成形过程中出现的内壁开裂现象,对原成形工艺进行数值模拟,研究了终锻成形中的裂纹形成机理,并发现损伤值达到1.28。为了消除花盘侧壁开裂问题,提出在原工艺基础上改变毛坯形状,以提高金属流动的合理性,使锻件材料填充良好,变形均匀。通过对具有不同形状的毛坯成形过程的对比分析,给出了最优的毛坯形状:增大预锻件凹口深度,采用阶梯状凹口,针对外壁的截面形状,将原有的阶梯状改为圆弧状。采用改进的方案温锻花盘时,裂纹发生处的损伤值明显降低,仅有0.732,裂纹消失,各项指标都达到技术要求。改进后涡旋式压缩机花盘的成品率达到100%。     

三柱槽壳反挤压变形规律及提高反挤端面平齐度的凸模结构设计

某三球销式万向节三柱槽壳温反挤压成形后存在杯口端面不平齐的问题,通过对原工艺进行数值模拟分析,考虑其杯部非轴对称结构特点,重新设计了反挤压凸模,对凸模侧壁挤压工作带的高度与底面不同区域的锥角进行了差别设计:距离中心较近区域所对应的反挤压凸模设置较大的工作带和较小的锥角;距离中心较远的区域所对应的反挤压凸模设置较小的工作带和较大的锥角。有限元数值模拟结果表明,采用改进的凸模结构进行三柱槽壳反挤压成形,杯口端面平齐度得到了明显改善,其不平齐高度差值由原来的3.84 mm减少到2.17 mm。参照模拟结果进行生产试验,获得试样的杯口端面不平齐高度差值为2.32 mm,与模拟结果较接近,改进的反挤压凸模结构不仅减少了三柱槽壳挤压件的机加工余量,而且提高了材料利用率。     

蓄能器外壳温冷复合挤压预成形设计

目的研究消除蓄能器外壳底部冷挤开裂的预成形设计方案。方法对原成形工艺过程进行数值模拟,发现冷挤凹六角星时裂纹发生位置的损伤值较大。为消除底部凹六角星开裂问题,提出在原工艺温反挤成形阶段进行筒底凹六角星处的凹圆台预成形,以降低后续冷挤凹六角星时该区域的流动变形程度。结果通过具有不同圆台高度和凸台锥角的预成形设计方案成形过程的对比分析,给出了合理的凹圆台预成形设计方案。采用改进方案进行冷挤凹六角星时,裂纹发生处的损伤值显著降低,且筒底六角星区域的损伤值分布更均匀。结论采用预成形挤压方案可有效消除蓄能器外壳底部开裂,产品成品率达到100%,生产质量得到了保证。