整体式副车架液态模锻及其性能

液态模锻是铝合金件高性能成型的先进工艺,文章将液态模锻技术用于整体式副车架成型,着重研究液锻工艺方案和液锻副车架性能的均匀性。模拟研究表明,单浇道液锻比设有辅助浇道的液锻汇流位置少、表面质量高、工艺出品率高。试生产发现,利用广州和德轻量化成型技术有限公司设计制造的HVSC2500T卧式液态模锻机进行A356.2铝合金副车架的单浇道液锻,能够获得完整无缺的副车架,本体取样拉伸强度可达320 MPa,延伸率达11.12%。但是,在远离浇道和存在汇流的位置普遍存在夹渣缺陷,副车架强度和塑性都较低。

比压对液态模锻铍青铜件组织和性能的影响

目的针对先铸坯再模锻方法工艺流程长、能耗高、成本高的缺点,将液态模锻工艺应用于铍青铜件的成形制造中,以提高零件的成形质量、降低成本和能耗。方法在工业生产条件下,对比研究了主要工艺参数比压对液态模锻铍青铜件试样拉伸性能、冲击性能、硬度及晶粒特征的影响规律。结果当液锻比压从40 MPa提高至80 MPa时,液锻铍青铜的晶粒尺寸可以细化至65μm以下,抗拉强度提高了150 MPa,伸长率由20%提高至40%,硬度和冲击韧性分别提高了35HBW和20 J/cm^(2)。结论液锻比压是影响铍青铜液锻件组织和性能的关键因素,随着液锻比压的增大,液锻铍青铜件晶粒被显著细化,强度、塑性、硬度和冲击韧性均得到显著提高。

半轴齿轮的热—冷复合锻造中冷锻充不满缺陷的成形数字仿真及工艺研究

针对半轴齿轮热—冷复合锻造中冷锻整形时出现的充不满缺陷,利用UG、Geomagic-Design和Deform-3D等软件,对冷锻毛坯(热锻成形的工件)进行了重新设计和冷锻整形工序仿真模拟,全面考查齿厚、齿高参数变化对产品质量的影响。从模拟结果来看,当冷锻整形开始合模时,毛坯初始位置齿顶和冷锻模具型腔之间的间隙越大(齿厚增加越大/齿高减小越大)时,终锻时所需的锻压力越大,在产品小端齿顶处越易形成折叠缺陷。毛坯初始位置齿顶与型腔贴合(齿厚增加量为零或为负),则不易产生折叠缺陷,齿侧和冷锻模具型腔之间的间隙越大(实际齿厚越小),所需锻压力越大。经过实际生产验证,在相应的齿轮参数条件下,冷锻毛坯比冷锻模具型腔轮廓的齿高增加0.1 mm、齿厚不变时,冷锻整形后齿槽和齿高全部压满,成型质量好,产品废品率达到预期要求。

循环球式转向器转向螺母多向成形工艺及模具设计

【目的】循环球式转向器转向螺母决定着汽车转向性能的优劣,目前该零件一般采用普通模锻的方式进行生产,材料利用率较低,因此需要探索一种新的成形工艺,以提高材料利用率,降低生产成本。【方法】以循环球式转向器转向螺母为研究对象,根据其结构特点,提出一种新的多向成形工艺,对成形工艺进行了数值模拟分析,对关键模具零件进行了模具应力分析,设计了相应的模具,并基于模具柔性设计方法,对主要模具进行了分体模具柔性设计。【结果】1)利用多向成形工艺,可实现锻件金属流动全过程主动可控,工件单工位成形,节约成本,减少设备投资与模具投资。2)采用分体模具的柔性设计方法,满足了不同型号产品的使用需求,降低了开模成本,提高了换模效率,兼顾了不同型号的转向螺母产品。【结论】该工艺具有较高的使用价值,未来可投入生产实践,为汽车安全转向、安全行驶保驾护航。

基于GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型的轮端轮毂锻造工艺优化

目的针对6082铝合金轮端轮毂在热处理过程中出现的粗晶问题,利用基于遗传算法优化的BP神经网络晶粒尺寸预测模型模拟优化锻造工艺方案,避免产生粗晶。方法以遗传算法替代梯度下降法优化神经网络各节点的权值和阈值,建立高精度的GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型,再以轮端轮毂为对象,设计锻造工艺方案并利用Deform进行微观组织仿真,研究压下速率、坯料初始温度对晶粒尺寸的影响,获得最优方案。结果优化模型预测的晶粒尺寸平均值和最大值的平均绝对百分比误差分别为2.55%、0.43%,与常规的BP神经网络相比,准确性有了较大提高。对比不同锻造方案的结果,得到轮毂较优的初始坯料温度为500℃,压下速率为200mm/s,经试验验证,锻件特征位置的晶粒尺寸预测值与实际值之间的误差均在10%以下,表明该预测模型具有良好的工程应用价值。结论遗传算法的引入大大增强了BP神经网络的全局寻优能力,提高了模型的准确性。在Deform中复现的预测模型对锻件的晶粒尺寸分布有较好的预测效果,并基于此成功模拟、优化了轮端轮毂的锻造方案。

锻压成形高性能汽车三角臂实验虚拟仿真系统开发

为解决锻压成形实践教学中存在高危险、模具封闭导致材料成形过程不可见、微观组织无法直接观测、加工工序不完整等问题,借助虚拟仿真技术,结合数值模拟手段,开发包含课前准备、实验操作与探究、实验考核等模块的锻压成形虚拟仿真系统。系统高度还原汽车三角臂生产流程,设计“不同输入-不同反馈”的驱动方式以引导学生自主探究零件成形规律和机理。教学实践表明,该虚拟仿真系统不仅让学生体会并掌握一个完整零件的生产过程与成形质量调控方法,同时训练学生将理论知识应用于解决工程问题的能力,提升教学质量。

复杂内腔铝合金件液态模锻试验研究

目的为拓宽液态模锻技术的应用范围,实现具有复杂内腔结构件的高性能短流程成形制造,开展了使用砂芯的液态模锻技术试验研究。方法以具有复杂内腔的新能源汽车铝合金空气弹簧顶座为对象,利用广州和德装备制造公司生产的卧式液态模锻机,对比研究不同砂芯、涂料及液锻加压制度对黏砂缺陷的影响作用。结果普通砂芯在液锻中容易被压溃或产生黏砂缺陷;在苏铸砂芯的基础上自行配制HDSC01液锻砂芯,配合HDCoating03专用涂料,采用阶梯加压方法进行液态模锻,所得液锻件内表面光洁无黏砂、尺寸精确。结论液态模锻可以使用砂芯进行复杂内腔结构件的高性能精密成形,但工艺控制不当,容易出现黏砂缺陷。阶梯加压、使用专用砂芯和专用涂料是防止黏砂的有效途径。

基于TOPSIS和CRITIC的齿轮坯闭式热模锻工艺方案评估

目的基于热力耦合机理,应用模型数值仿真和多参数化的评价机制,实施方案寻优,从而提升齿轮坯闭式热锻工艺的设计效率和成形质量。方法基于DEFORM仿真软件对某工程齿轮坯锻件的3种闭式热模锻成形工艺方案进行CAE仿真分析,研究其金属塑性流动规律,并采用TOPSIS(Technique for Order Preferences by Similarity to Ideal Solution)和CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)相结合的方法,构建以应变、应力、载荷、充填性、磨损等8个评价指标的评估模型及权值计算方法,进行工艺方案评估。结果通过仿真可以发现不同的预锻方案,金属塑性流动方式不同,成形结果不同,其中方案1未填满,成形有毛刺,受载不均匀,模具损伤值较大;方案2受载均匀,填充饱满,模具磨损深度大,等效应力大;方案3成形质量较好,但受载不均匀,且同样模具磨损深度大,等效应力大;综合考虑锻件成形质量和模具使用寿命,通过指标同向标准化处理、权重计算,得到方案1、2、3贴近程度分别为0.446、0.511、0.556,方案3值最大,结果最优。对方案3进行工艺试验,获得的齿轮坯充填饱满、无折叠缺陷。结论通过数值模拟与评估模型相结合的方法,可以精确、高效地评估闭式热锻造工艺方案的优劣,提高设计效率与成形质量。

基于有限元法的某深孔件模锻成形工艺研究

某深孔件是船用低速柴油机中的关键构件,由于其特殊的工作环境,该工件的制造技术有着极高的要求。精密模锻是一种可以改进锻件整体质量及提高产品性能的工艺,因此可以通过模锻工艺来加工该深孔件。本文采用有限元模拟软件对该深孔件在压力机上模锻成形过程进行了数值模拟仿真,分析了锻件的温度场及应力场的分布特征,从而指导该深孔件的实际生产。

GH4169合金涡轮盘热模锻工艺的优化研究

在GH4169合金涡轮盘的实际生产中存在不同程度的组织不均匀性和折叠等缺陷,从而降低了涡轮盘的使用性能。文章将GH4169合金的热加工图以及动态再结晶模型和晶粒长大模型与有限元结合,同时采用Kumar模型描述GH4169合金的本构关系,预测了某GH4169合金涡轮盘热模锻造过程中功率耗散因子η和组织的分布,以及塑性失稳区的位置,预测结果与实际结果一致。运用正交设计试验方法分析了各工艺参数对终锻温度和涡轮盘内组织分布均匀性的影响。

圆柱直齿轮精锻成形工艺仿真及试验

圆柱直齿轮精锻是一种极具开发前景的新工艺、新技术,坯料经过塑性成形获得完整的齿形,且齿面无需后续加工或仅需少许精加工即可满足使用要求。以齿数为18,模数为2.5的带孔小齿轮为例,基于浮动凹模原理,试验得到了精锻成形时金属的流动规律,结合利用有限元仿真软件DEFORM-3D数值模拟的结果,分析连皮位置的改变对圆柱直齿轮精锻成形过程的影响,获得了较佳的连皮位置,认为当冲孔连皮的位置处在成形齿轮件的中上部时,齿轮充填性较好;数值模拟结果也表明,摩擦、挤压速度、冲头圆角半径等参数对成形力有较大的影响。

基于修正Archard理论的螺旋锥齿轮锻造模具寿命预测

基于修正的Archard理论,采用弹塑性有限元模型对螺旋锥齿轮热锻成形的模具磨损进行了模拟仿真,分别从齿模齿顶的过渡圆弧半径、模具热处理硬度、模具的预热温度以及锻造成形速度四个方面对模具易磨损位置的磨损量进行计算,采用正交试验优化设计方法分析各工艺因素对模具寿命的影响规律,确定最优的工艺参数进行锻造试验。试验结果表明,使用提出的预测模具寿命的方法估算的模具寿命与试验结论具有较好的一致性。

闭塞模锻液压模架的研制

以闭塞模锻液压模架设计为例 ,重点介绍了闭塞模锻液压模架的结构形式、液压系统的设计和缸体结构的优化设计方法 ,并应用该模架进行了轿车等速万向节星形套闭塞模锻工艺试验。结果证明 ,该模架强度、刚度较好 ,工作稳定可靠。

三通挤压工艺过程的二维弹塑性有限元模拟

三通管接头件是典型的用多向模锻工艺生产的工件，变形十分复杂。本文采用大变形弹塑性有限元理论，准确的接触边界处理技术和畸变网格的重划技术，使用ＡＮＳＹＳ５．０ａ软件经二次开发后，对三通挤压工艺过程及模具进行了二维有限元模拟。

同步器齿环模锻金属流动规律分析及工艺改进

分析了同步器齿环模锻成形过程的金属流动特点,针对同步器齿环模锻成形后花键附件齿顶存在裂口的问题,为改善金属的充模流动状态,提出将齿形的充填由金属的径向流动为主变为轴向镦挤流动为主的模式。应用刚塑性有限元理论及数值软件,对同步环的模锻过程进行了模拟,得出齿顶裂口的原因是齿顶金属充不满所致。通过加大环坯的内、外直径,改变了环坯在模具型腔中的定位,工艺改进有效的改善了齿形形成过程中金属的径、轴向流动状况。模拟结果显示,工艺改进后,花键上方齿顶成形饱满。批量生产后的产品检测未发现齿顶有裂口。

直齿圆柱齿轮双向挤镦均匀成形工艺研究

采用数值模拟和试验相结合的方法研究了直齿圆柱齿轮成形的过程，分析了不同成形工艺下的充填和载荷，研究了摩擦因子对成形过程的影响，认为保持充填的均匀性是成形成功的关键。在此基础上提出了一种全新的直齿圆柱齿轮成形的新工艺：双向挤镦一步均匀成形新工艺。加工制造了全新的模具和模架．进行了试验试制，试验结果表明：应用新工艺可降低1／3载荷；模具型腔完全充满时，模具单位应力在1800~2100MPa；并且批量生产了5000件，证明该工艺和方法已基本具备生产应用的条件。

王字形变厚度筋钛合金结构件热模锻过程的物理模拟

选取典型的王字形筋飞机结构件作模拟对象，用铅和Ｔｉ－１０２３ 合金作模拟材料，分别在室温和７００℃模拟金属变形情况，获得了王字形筋结构件金属流动规律。当金属在筋的交汇点处充满后不再继续流动时， 中间横筋将出现双马鞍形， 变形程度小时明显。筋间距大小只影响马鞍形开口的大小， 随着变形程度加大， 逐渐变成豁口， 最后形成折叠； 交汇点背面出现明显缩孔。当金属充满交汇点处型槽后仍能继续流动时， 马鞍形缺陷消除， 但背面缩孔更严重。

基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化

多工位高速锻造是一种节能减耗的先进成形技术,与传统的单工位多工序锻造有较大区别,不合适的预锻工位模具设计在生产中会造成载荷过大、锻件充填质量差、折叠等问题。文章提出了基于近似替代模型的多工位高速锻造预锻模具优化设计方法,采用拉丁超立方抽样方法构造初始样本点集,应用有限元软件获得响应值,并应用Kriging模型和BP神经网络模型建立真实问题的替代模型,来近似拟合预锻工位模具形状与成形载荷、成形质量之间的关系,并结合基于惩罚函数法的遗传算法求得最优解。以3工位高速锻造问题为例,经过优化取得了良好的效果,与初始设计相比,成形质量显著提高,成形载荷下降了40%左右。

奥迪B柱热冲压成形热-力-相变耦合仿真分析

基于LS-DYNA软件,建立了B柱热冲压模型。采用热-力-相变耦合分析方法,得到了板料的温度、厚度、组织及应力、应变的分布。模拟结果表明:热成形零件的组织是近完全马氏体(wt%,0.008铁素体,0.01珠光体,0.01贝氏体,96.68马氏体);硬度为513 HV;屈服强度为734.2 MPa;厚度为1.11～2.18mm。模拟结果与实验较吻合,表明所建立的热-力-相变耦合数值模型是可信赖的。

圆柱斜齿轮精锻成形数值模拟与试验研究

为探索圆柱斜齿轮精锻成形的新工艺,针对某一参数的圆柱斜齿轮,采用浮动凹模的工艺方案,对其进行数值模拟与物理试验。分析不同压下量下,斜齿轮的成形效果和脱模过程中的速度场、等效应变场,并与传统的闭式挤压成形进行对比。结果表明,圆柱斜齿轮采用浮动凹模的成形工艺较采用传统工艺,载荷下降约30%,脱模时,锻件齿形在模腔内沿螺旋方向做刚性平移运动,齿形几乎不产生塑性变形。为进一步研究圆柱斜齿轮精锻成形工艺提供了参考。