局部加压压铸技术的开发与应用

局部加压压铸工艺是压铸中用于消除厚壁处缩孔、缩松缺陷的一种新技术。开发了一种多回路、参数调整方便、简单可靠、价格低廉的移动式局部加压装置,成功地应用于复杂压铸件的生产。探讨了局部加压结构形式、加压杆与杆套的配合公差对加压杆使用性能的影响,得到了8mm和12mm两种加压杆的合理公差,确保了加压杆的使用寿命。研究局部加压工艺参数对铸件内部质量的影响,当局部加压压力越大时,加压效果越好;在加压压力一定时,局部加压开始时间短可获得较好的加压效果。采用局部加压压铸技术,提高了铸件的合格率,达到97%以上。     

压铸中局部加压技术的开发与应用

开发了一种多回路、参数调整方便、简单可靠、价格低廉的移动式局部加压装置,成功地应用于复杂压铸件的生产.探讨了局部加压结构形式、加压杆与杆套的配合公差对加压杆使用性能的影响,得到了φ8 mm和φ12 mm两种加压杆的合理公差,提高了加压杆的使用寿命.研究局部加压工艺参数对铸件内部质量的影响,当局部加压压力越大时,加压效果越好;在加压压力一定时,局部加压开始时间短可获得较好的加压效果.采用局部加压压铸技术,铸件的合格率提高到97%以上.     

局部加压铝合金的成分偏析及其形成机理的研究

实验研究两种不同凝固特性的铝合金在局部加压工艺下的成分偏析现象.采用ICP法分析不同位置元素Cu的含量,结果表明:糊状凝固特性的合金AC4B易在加压杆下方15 mm处形成较严重的负偏析,离加压杆越远,偏析越轻.层状凝固特性的ADC12仅在加压杆圆柱面下方5 mm处有轻微的负偏析,同时加压杆圆柱面周围则形成了正偏析.AC4B中加压开始时间较早或较晚时,产生的偏析较轻.而ADC12中偏析程度几乎不受加压开始时间的影响.偏析的生成是因为局部加压使枝晶间的残余金属液产生局部流动而形成的.     

滚珠丝杆数控磨削工艺支持软件开发

分析了滚珠丝杆单线砂轮磨削的加工原理,对滚珠丝杆成型磨削工艺进行了研究.在分析了当前国内滚珠丝杆磨床加工需求的基础上,设计并开发了滚珠丝杆数控磨削工艺软件,并集成到滚珠丝杆磨床的开放式数控系统中.实现了滚珠丝杆磨削工艺与装备的结合,为用户提供了涵盖丝杆参数化编程、成型砂轮修整、丝杆伸长量补偿与径向补偿等功能的整套丝杆成型磨削工艺支持.     

局部加压铝合金的宏观组织与成分偏析

研究了两种不同凝固特性的铝合金在局部加压条件下的宏观组织与成分偏析.结果表明:加压使加压杆周围的组织细化,糊状凝固特性的AC4B合金中等轴晶晶粒比层状凝固的ADC12细小.铜的成分分析显示AC4B合金易在加压杆下方形成负偏析;且离加压杆端面越近,偏析程度越大.ADC12合金仅在加压杆圆柱面下方5mm处有轻微的负偏析,其偏析程度不受加压开始时间的影响.与形成的负偏析相对应,在加压杆圆柱面周围则形成了正偏析.     

压力浸渗工艺及设备设计

介绍了铸件浸渗技术的应用、真空加压浸渗的工艺过程及操作注意事项，同时还介绍了真空加压浸渗设备主要部件的设计与计算。     

压射实时控制大型机压铸缸体工艺参数设计

以压射实时控制大型机为对象,基于汽车发动机缸体的预铸出螺纹底孔,采用既稳定又便于调整加压杆行程的斜楔挤进及复位局部加压结构提高其致密度。针对本模具,对压力、冲头行程、速度、加速度、时间和温度等压铸工艺参数进行计算及设定,为其他类似的大型、复杂件工艺设计提供参考。     

导向杆座冲孔工艺及模具设计

对汽车驱动桥的导向杆座进行分析，对比不同冲孔工艺及零件弯曲的适应性，确定了合理的冲孔工艺，并阐述了浮动悬臂式上、下同时冲孔的结构特征。经生产验证，上、下同时冲孔的工艺合理，简化了斜楔式侧冲孔工艺中模具结构，保证了零件冲孔质量，延长了模具的使用寿命，降低了生产成本。     

Al-Si活塞挤压铸造工艺研究

从铸件毛坯图与模具的设计入手,研究了190型Al-Si活塞的挤压铸造工艺。结果表明,190型Al-Si活塞挤压铸造合适的加压压力为71.3～79.2MPa,加压开始时间不超过60s,加压速度为0.004～0.006m/s,保压时间为110～130s。另外,对模具的预热、涂料、浇注与扒渣等工艺及铸造质量进行了分析。     

高精度四极杆组件填胶工艺方法

对高精度四极杆组件中填胶的相关工艺进行了详细说明,描述了胶的特性、填胶的方式、填胶工装。通过填胶实验对高精度四极杆组件填胶工艺进行了一定探索,取得了一定成效。     

大型框架结构堆焊过程的动态应力及残余应力分析

对大面积激光熔覆和MIG堆焊过程中结构动态应力演变行为进行了研究.结果表明,激光熔覆过程在结构中引起的动态应力值较小,远小于结构的屈服强度.MIG焊堆焊过程中动态应力最大值出现在立柱中部位置,最大拉应力为311.27MPa,已超过材料的屈服强度;焊后对结构宽度方向的尺寸进行了测量,比原始尺寸增加了0.4mm.用盲孔法测试了堆焊前后结构的残余应力,无论是激光熔覆还是MIG堆焊,堆焊层局部残余应力均比原始应力有较大的增加,最大应力值均在220MPa左右.     

异型铜带连续挤压过程的数值模拟研究

利用DEFORM-3D软件对异型铜带的连续挤压扩展成形过程进行三维有限元数值模拟,分析金属的流动规律、速度、应力、应变分布。模拟结果表明,采用常规连续挤压工装模具结构会在产品横截面上产生很大的速度差,中间流速快,两边流速慢。通过对模腔结构的优化设计,使金属流动趋于均匀。在TLJ400连续挤压机上进行了异型铜带的连续挤压工艺试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好。     

控制焊接残余应力方法的超声波监控

为了减少焊接件的残余应力测量时间,基于声弹性效应,采用对应力最为敏感的临界折射纵波,建立了焊接残余应力超声波测量系统,可以准确的检测出焊接结构的内部应力.用该测量系统对随焊旋转挤压法、随焊冲击碾压法、电磁冲击法、预置应力法等一系列降低焊接残余应力的控制方法进行了监控,试验结果给出了各控制方法的残余应力降低程度,确认了工艺参数的合理性.该试验过程无损快速克服了传统切割释放测量方法的耗时费力,加快了控制方法的研制进程.     

大长径比薄壁壳体零件真空气淬畸变行为的数值模拟

建立了30Cr3SiNiMoVA钢大长径比薄壁壳体零件的金属-热-力耦合有限元数值分析模型,通过反传热计算获得了壳体不同位置表面综合换热系数曲线,研究了真空气淬过程中薄壁壳体零件的温度场和组织场的演变规律,并对其畸变行为进行了详细分析。研究表明:同一换热面上的冷速大小为薄壁部位>顶部>台阶部位,且阳面的温度变化更为剧烈;应力演变曲线均出现两个峰值,第一个峰值是由温度差异导致的热应力引起的,第二个峰值是由马氏体转变产生的组织应力引起的;淬火之后,阳面高度增加了2.08 mm,增加幅度为0.082%,阴面高度增加了2.33 mm,增加幅度为0.092%,薄壁位置处外径增加了0.81 mm,增加幅度为0.270%,台阶位置处外径增加了0.57 mm, 增加幅度为0.186%。实测结果与模拟结果相符,误差小于10%。     

基于虚拟仿真技术的推土机台车架结构优化设计

台车架是推土机行走机构履带架的骨架，是地面支撑元件的关键部件，主要采用焊接结构。针对某型号推土机台车架生产效率低、制造精度差等问题，进行结构优化设计，将原有两段式方盒结构改为三段式履带盒结构，新结构由前导向合件、中弯板合件、后枢轴箱合件、底板、平衡梁座、耳轴、弹簧安装座等组成。基于SYSWELD虚拟仿真技术对优化后的结构进行建模，对焊后变形、残余应力及5种典型工况下的结构强度进行仿真。结果表明，前导向合件总体焊后变形为12.1 mm，残余应力为369.73 MPa，台车架结构在铲刀提铲、整机匀速后退、整机后退过障碍物3种工况时结构应力较小，而在左刀角偏载和最大牵引力后退两种工况下应力值较大，但未超过母材的屈服强度。同时优化后的结构重量减轻，装配简化，效率和安全系数均提高。最后采取物理样机验证，工艺流程便捷，产品可靠性得到保证及提升。 创新点：(1)三段式履带盒结构的台车架首次在推土机新型产品中应用，解决了原结构生产效率低、结构工艺性不足以及制造精度一致性差的问题。 (2)虚拟仿真技术从数字研发向工艺工序深入，并实现数据的迭代仿真，首次真正应用在生产实际，并成为有效指导产品结构优化及制造的典型案例。 (3)从全流程进行分析验证研发制造过程，为方法论引入企业生产流程提供一种全新思路。     

复杂铝合金焊接结构的残余应力数值模拟分析

以SYSWELD有限元软件为平台,开发了基于瞬间热源的高效计算方法来模拟复杂铝合金结构的焊接残余应力. 首先以6061铝合金平板堆焊接头为研究对象,分别采用移动热源和瞬间热源计算接头的焊接残余应力,对比两者的计算结果验证瞬间热源法的有效性. 随后,将所开发的高效计算方法用于模拟6系铝合金复杂结构的焊接瞬态应力和残余应力,并将计算结果用于分析实际产品制造中开裂问题的原因,并提出了两种减缓和防止铝合金结构开裂的方案,即减小焊接热输入和增大开裂位置型材的板厚. 结果表明,铝合金结构在焊接生产制造过程中发生开裂是由该位置产生了高瞬态拉伸应力所致. 降低关键焊缝焊接热输入和增加型材板厚,均对结构开裂位置的瞬态焊接应力有一定程度的改善,且增加型材厚度的改善效果更好.     

后纵臂的断裂原因分析

汽车在试验场行驶21 000 km后发现后纵臂断裂,该类后纵臂曾多次发生断裂故障。后纵臂在使用过程中受拉、压、扭等复杂载荷。通过对后纵臂进行外观观察,对其断口进行宏、微观观察,并对后纵臂进行金相组织检查、硬度检查及有限元模拟,确认后纵臂的失效性质,并分析其断裂原因。结果表明:后纵臂的失效性质为疲劳断裂;后纵臂的断裂过程为:在压应力作用下后纵臂中间安装孔处首先发生失稳变形,当后纵臂再次受拉时最大应力转移到中间安装孔处,在交变载荷的作用下发生疲劳开裂。适当增加后纵臂的厚度以提高其刚度,厚度增加后的后纵臂未再发生过类似的断裂故障。     

标准冲击试样缺口应力场有限元分析

通过大型有限元分析软件ANSYS来研究标准类型缺口冲击试样三维应力场，分析了夏氏V型、梅氏U型、夏氏U型和夏氏钥匙型缺口冲击试样横、纵向中面应力状态及应力集中系数，给出了冲击过程的动态显示。结果表明：标准缺口试样存在着相似的应力状态，横向中面等效应力受应力集中影响，先减小后增大；纵向中面等效应力近乎不变，最大等效应力出现在缺口根部；标准缺口应力集中系数K1是时间的函数，随时间的增加，K1缓慢增大后叉缓慢减小，其中夏氏U型与夏氏钥匙型变化近似重合，应力集中系数最小，梅式U型次之，夏氏V型最大；标准缺口试样对缺口根部达到断裂的响应时间不同，夏氏V型最快，其次是梅氏U型和夏氏U型，夏氏钥匙型最慢。     

袋式除尘器三维热力场有限元分析

基于有限元软件ANSYS,建立了包括中箱体、花板、下立柱、横梁和灰斗等在内的某大型袋式除尘器结构的三维有限元模型,对除尘器结构强度进行了热力场仿真计算,给出了中箱体和灰斗的应力、应变等云图。具体分析了板结构分别采用压型钢板和平板加筋的中箱体变形规律及控制变形能力,提出了中箱体箱板的结构优化途径,为大型袋式除尘器工程设计和箱板优化提供了快速、经济的研究手段。     

基于磁滞无损技术的起重机钢梁疲劳寿命分析

针对起重机的钢梁结构的疲劳问题,选取起重机所用钢材制得3组试样进行测试,每组试样的中间标距部分标记了3个位置,随后对试样进行拉伸试验,拉伸前后分别进行矫顽力测试,对拉伸试验过程进行仿真工作,将得到的仿真应力云图与矫顽力云图进行了对比。测试及仿真结果表明：随着外加拉应力的增大,材料的矫顽力(Hc)逐渐增大,矫顽力呈现阶段性的变化规律,这可能与残余应力在材料内部产生位错的钉扎效应有关,矫顽力云图表明试样内部的晶体结构受到不同程度的破坏,矫顽力也随之增加。进一步对矫顽力与应变数据进行理论分析,得到矫顽力 应变拟合曲线与拟合方程。