丝杠冷滚打成形过程金属流动规律研究

通过数值模拟与试验相结合的方法研究了丝杠冷滚打成形过程中的金属流动规律,论述了丝杠冷滚打成形原理,建立了丝杠冷滚打成形过程的数值模拟方案;根据对应力场、应变场数值模拟结果的分析,进行了丝杠冷滚打成形试验,对试验获得的丝杠工件金相组织变形、硬度分布及硬化层分布进行分析研究。结果表明:成形工件的齿槽底部最先滚打的点相比最后滚打的点变形量小;齿槽底部硬度增大,沿其底部法线方向有一定深度的硬化层,使材料硬度和强度得以提高;初步获得冷滚打过程中的金属流动规律,为进一步揭示丝杠冷滚打成形工艺的成形机理以及精确参数控制提供指导。     

旋辊参数对双辊夹持旋压成形的影响规律

双辊夹持旋压成形是一种加工带凸缘的薄壁回转体件的节能节材型工艺,为获得旋辊参数对该成形工艺的影响规律,基于ABAQUS/Explicit平台,采用工件不转动的建模方法,建立直角凸缘双辊夹持旋压成形有限元模型,并用试验验证该有限元模型的有效性,利用该有限元模型对双辊夹持旋压成形过程进行数值模拟,获得旋辊圆角半径、旋辊间距、旋辊进给率对双旋辊夹持旋压成形的影响规律。结果表明,旋辊圆角半径对旋压成形转矩影响不明显,增大旋辊圆角半径使得凸缘成形质量下降;旋辊间距仅在成形初始阶段对旋压成形转矩影响较大,即增大旋辊间距则成形转矩减小,而凸缘成形质量随着旋辊间距的增大而降低;增大旋辊进给率可提高凸缘的成形质量,同时也增大了旋压成形转矩。由以上分析结果最终获得双辊夹持旋压成形时合理的旋辊参数。     

前轴精制坯辊锻成形过程的数值模拟

以刚塑性有限元法为基础，利用Deform-3D软件对汽车前轴精制坯辊锻过程进行三维刚塑性有限元模拟。揭示了前轴辊锻变形过程中金属的流动规律，分析了辊锻成形过程中各道次辊压所造成坯料各部位的应变分布情况，以及三道次辊锻过程中模具的受载情况，从而为前轴辊锻制坯工艺及模具设计提供了可靠的理论依据。     

压气机叶片辊轧模具型腔回弹补偿方法研究

航空发动机高压压气机叶片在辊轧成形过程中会沿着弦长方向发生回弹,直接影响叶片的成形精度进而影响其气动性能。为实现航空发动机压气机叶片无余量辊轧成形,提出并研究基于截面线回弹补偿的叶片辊轧模腔优化设计方法。分析钣金件弯曲变形过程并基于钣金件的几何结构和材料特性建立回弹前后中心角的变化模型。在此基础上提出叶片截面回弹补偿模型,并对辊轧叶片工艺模型截面进行回弹误差补偿。将回弹补偿后的叶片工艺模型截面线族绕轧辊轴线进行扇态分布并重构辊轧模具型腔。基于数值计算方法使用几何映射和回弹补偿设计的型腔对叶片辊轧成形过程进行模拟,并获得了相应的轧制成形叶片模型。结果表明,回弹补偿后的模具型腔能够有效提高叶片型面的成形精度,叶片成形误差缩小到原来的16.7%。本文研究内容为压气机无余量辊轧成形模具设计提供理论支撑,同时对不规则薄壁类结构塑性成形精度控制具有参考价值。     

矩形管冷弯成形的辊花设计及成形规律

依据矩形管冷弯成形的多道次孔型轧制特点,考虑轧前圆管坯与轧后矩形管存在的拓扑等价关系,建立了两者之间的形心映射数学模型,实现了矩形管冷弯成形过程的辊花设计,并进行了轧制实验。轧后产品满足GB/T 6728-2002的要求。基于弹塑性有限元法建立了矩形管冷弯成形的仿真模型,研究了冷弯成形的金属流动、纵向延伸和残余应力分布,确定了变形过程开裂危险区位置。     

微细辊对平板辊压成形工艺建模与尺度效应分析

带有功能性表面微细结构特征的金属构件在诸多领域得到越来越多的应用。当微细特征的尺寸小于1 mm时,成形模具的模腔几何尺寸和材料的晶粒尺寸决定着金属材料的流动行为,微特征的成形质量受到尺度效应的严重影响。传统的工艺设计方法难以有效指导微细成形工艺参数的设计。研究一种高效的金属构件表面微细结构加工方法——微细辊对平板(Roll-to-plate,R2P)辊压成形工艺。针对不同晶粒尺度的铜试样,研究晶粒尺度对材料力学性能的影响规律;构建R2P微细辊压成形工艺仿真模型,分析辊压模腔尺寸、材料晶粒尺寸等工艺参数对微特征成形质量的影响规律;基于自主开发的R2P微细辊压成形原型系统,进行辊压成形试验研究,验证仿真预测模型的有效性。研究结果显示,在模腔几何尺寸中,模槽宽度对材料的流动行为有着显著地影响。而且,不同的晶粒尺寸也显著影响着微特征的形成过程。     

GH4169叶片冷辊轧成形过程数值模拟分析

以航空发动机用GH4169五级叶片冷辊轧工艺为研究对象,应用DEFORM二次开发子程序,向有限元软件中添加适合分析高温合金塑性变形的CHABOCHE本构模型,然后根据实际工况进行辊轧过程数值模拟,所得最大辊轧力和延伸量与实际经验值符合,验证了仿真模型准确性。进一步分析了叶片辊轧过程中材料流动,并探讨了摩擦系数与轧辊转速对叶片辊轧力的影响。结果表明:开始阶段辊轧力较平稳,当轧至叶身2/3附近,由于后滑原因,辊轧力迅速增加约40%;摩擦系数对辊轧力、辊轧力矩有较大的影响,摩擦系数为0.12和0.4时,两者最大辊轧力相差20.2%,而轧辊转速对辊轧力影响较小。     

制坯辊锻在铁路车辆组合式制动梁中间支柱生产中的应用

1．辊锻技术概述 辊锻是将轧制变形引入锻造生产的一种成形工艺。在辊锻变形过程中，坯料在高度方向经辊锻模压缩后，除一小部分金属横向流动外，大部分金属沿坯料的长度方向流动，其实质是坯料在压力作用下的延伸变形过程，适用于减小坯料截面。因此，辊锻既可以作为模锻前的制坯工序为长轴类锻件提供锻造用毛坏（称为制坯辊锻），亦可在辊锻机上实现主要的锻件成形过程或直接辊制出锻件（称为成形辊锻）。     

雷达波导件塑性成形工艺分析及有限元数值模拟

以雷达上的波导件为研究对象,针对传统加工工艺的缺点以及工件形状特点,提出挤压成形工艺方案。利用有限元分析软件DEFORM对该工件的关键成形工序—反挤压过程进行刚塑性有限元数值模拟研究。通过数值模拟,观察到在不同压下测量时毛坯的等效应力、等效应变云图及挤压力与行程图,得到其金属流动规律,为合理设计模具和验证工艺提供依据。     

汽车前轴制坯辊锻数值模拟与工艺分析

采用基于热力耦合的刚粘塑性有限元法对汽车前轴制坯辊锻成形工艺进行了模拟,获得了汽车前轴制坯辊锻成形流动过程、力能参数曲线和工件及辊锻模具的温度场。阐述了制坯辊锻过程中工件和模具的温度变化趋势,明确了温度变化对工件初始温度的选择和对辊锻模具使用性能的影响,分析了具有礼帽形型槽的异形截面和上压力轧制方式对制坯辊锻工艺的影响和作用。     

Effect of angular speed on behavior of a V-belt drive system

For a V-belt drive system, the effect of angular speed on the three-dimensional frictional contact behaviors on the contact surfaces between the V-belt and pulley flange is studied in this work. To deal with the frictional contact phenomena for the V-belt drive system, an effective three-dimensional finite element procedure is developed herein. By this procedure, the deformation of the V-belt and the normal/tangential contact forces occurring on the contact surfaces can be estimated accurately. The friction angles of contact points along the edge of the V-belt cross section are also presented for various dynamic friction coefficients. From the computed results, it is found that smaller friction angles are obtained as dynamic friction coefficients get larger. The results achieved are very helpful for the estimation of operation efficiency of the V-belt drive system.     

大型深孔钻镗床的滚压加工

利用金属的塑性变形,使工件内孔达到尺寸精度和粗糙度要求,同时提高表面硬度和耐磨性。利用减小夹紧面积来进行工件找正。大型深孔钻镗床的滚压加工特别是对于大型油缸体的内孔加工具有很高价值。     

冷滚打成形中滚打深度与回弹规律的仿真

为了有效地控制回弹对成形件精度的影响,针对变形量与回弹量之间的关系进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,应用ABAQUS软件建立了有限元动态仿真模型,通过仿真获得了不同滚打深度下成形齿槽截面在切向、轴向和径向的变形规律与回弹量。由于动态仿真后工件内部的力处于不平衡状态,不能直接进行回弹求解,所以在动态仿真结果的基础上建立了静态仿真模型,通过静态分析获得了不同滚打深度成形齿槽截面各部分在切向、轴向和径向的回弹规律。在改装的实验设备上进行冷滚打成形实验,获得了工件廓形,并将其与相同工艺条件下的仿真结果进行比较,验证了仿真结果的正确性,为有效控制回弹对成形精度的影响提供了参考。     

特殊深孔的推镗滚压加工

车用、工程机械和矿用支架液压缸长径比大,大多属特殊深孔,而内孔的加工是关键工序,对此,提出推镗-滚压组合加工工艺。设计专用镗滚挤压组合刀具,前面作粗镗扩,中间精铰镗,后面滚挤压和修圆的作用。滚挤压强迫表面金属产生弹塑性变形,在工件表面形成冷作硬化层,既提高工件的尺寸精度,又提高表面质量和耐磨性,且一次装夹,一次加工成型,生产率高,质量稳定,废品率低。     

普通V带传动的无校核设计方法

针对普通V带传动设计因校核带来重复运算的缺陷,在总结现有的设计资料的基础上,按照带轮直径、带长尺寸的数据结构,建立带轮直径与带长、主动带轮与从动带轮之间的指数关系;通过构造带传动体积与带根数、带功率的辅助函数,运用带传动体积取得极小值的条件确定小带轮直径指数和带根数。从而解决了普通V带传动的无校核设计的问题。同时证明:当1i≤5.7时,不需要验算包角。     

轴承套圈冷辗加工过程有限元模拟分析

运用大型通用有限元程序 ,建立轴承套圈冷辗加工的力学模型 ,采用非线性Lagrange大变形有限元方法 ,对工件金属的弹塑性变形过程进行模拟分析。通过工件工作区的应力分布云图考察金属材料的塑性流动情况 ,分析冷辗成形的机理。观察模型加载后不同时间应力分布云图的变化 ,并对比不同尺寸的辗辊、以及大小不同的载荷对工件加工变形过程的影响。分析冷辗加工中经常出现的轴承套圈失圆等异常情况形成的原因     

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。     

电磁力作用下平板变形的实验研究

通过平板件的电磁无底凹模成形、有底凹模成形的实验研究，发现不同形式的压边圈可以导致不同的工件变形高度。有底凹模成形时，在设备能量足以使工件变形达到凹模底部的情况下，工件的最大变形高度小于凹模深度，并且电压越大，工件的变形高度越小，而且在较大电压的情况下，工件底部还会出现反向变形。对实验现象进行了分析，认为不同形式的压边圈，板料所受径向拉深力不同，导致不同的工件变形高度；板料受撞击产生的反向运动是导致工件最大变形高度小于凹模深度的主要原因。     

长颈法兰径向轧制过程中金属的轴向流动

通过对长颈法兰径向轧制过程中金属沿轴向的流动规律进行理论分析和实例计算，提出了径向轧制过程中存在着轴向流动以及流动量取决于环坯与成品截面形状的观点，指出了传统环坯设计方法存在的问题。     

冷拉伸滚压塑性成形轧制力计算

应用ls-dyna对冷拉伸滚压成形过程进行数值模拟,得到冷拉伸滚压成形的变形力可分为径向进给力、切向滚压力和轴向拉伸力。研究表明,合理控制、匹配三者的大小有利于拉伸滚压成形,获得最佳的成形效果。分析、研究冷拉伸滚压成形的变形力能更好地掌握工件的变形情况,为合理设计工艺参数提供参考,为装备的动力选型提供依据。