基于DEFORM-3D的汽车转向器输入轴锻造成形研究

根据汽车转向器输入轴的形状,进行工艺性分析,指出零件加工的难点部位,并进行锻造工艺性分析,以取代现在的机械切削加工工艺,降低生产成本。本着简单实用的原则,制定了冷成形和冷热结合成形两套工艺方案,并通过Deform-3D对两种锻造工艺方案进行模拟分析,最终从坯料充满程度和成形力大小两方面,选定冷热结合的锻造成形工艺方案,并根据选定成形方案对输入轴进行实际锻造试验,成功锻制出合格锻件,为输入轴的工业生产提供了一套新的生产工艺。

基于DeForm-3D冷缩径过渡锥面冷整形工艺研究

目的主要研究轴类件冷缩径后过渡锥面整形时,整形圆角R、变形量ε以及约束条件对整形效果的影响,及整形成功的可行性。方法通过选择不同的圆角R值、变形量ε值和约束条件,利用De Form-3D有限元模拟软件,对整形过程进行模拟分析,探究了几个参数对整形效果的影响。结果模拟结果获得了整形圆角R、变形量ε以及约束条件对整形效果的影响规律,发现在开式挤压下,整形圆角R为影响整形效果的主要参数;在半开式挤压下,变形量ε为影响整形效果的主要参数。结论开式挤压整形时R值的影响比较显著,在小R值的情况下,开式挤压整形不可行,而在R值达到锥面上下段直径的差值0.5倍以上时,整形可行。半开式挤压整形,主要影响因素为缩径总变形量ε,在总变形量ε小于35%时,整形可行,当ε大于35%时半开式整形基本不可行。

十字轴冷挤压工艺

十字轴是汽车上的关键零件,起着传递动力的作用。传统的成形工艺是热模锻,但这种工艺能耗大、后续机加工量大、材料利用率低、生产成本高、缺乏市场竞争力,而且生产环境和噪声不符合环保要求。为了提高生产率、降低生产成本、提高环保,国内外都在积极探索新的生产工艺,在日本已大量采用的十字轴冷锻工艺就是其中的一种。 最近,我所研制的BJ212、EQ140、CA150等系列十字轴冷挤压工艺获得成功,并建立了具有批量生产能力的生产基地。图1为我所研制并生产的部分十字轴冷锻件。

圆柱齿轮冷精锻数值模拟及其轮齿修形规律

建立了黑色金属直齿圆柱齿轮冷精锻的有限元模型.采用有限元数值模拟和试验研究相结合的方法对直齿圆柱齿轮冷精锻过程中轮齿尺寸的变化进行了研究,获得影响冷精锻轮齿精度的2个主要因素是:冷锻时模具弹性膨胀和齿轮出模后的弹性回复,其中模具弹性膨胀是影响齿形精度的最主要因素.在冷精锻时,模具齿形变化可视为径向膨胀,越靠近齿顶变形量越小,根据数值模拟轮齿修形结果,分别绘制出了冷精锻时模具膨胀和工件弹性回复后的齿形曲线.采用实际制造出的冷精锻模具,对45#钢进行了成批量的冷精锻,锻出的齿轮精度等级达到了GB/T10095 1-2001/7级,其试验结果与数值模拟吻合较好.

42CrMo转向器齿轮冷锻及热处理工艺的试验研究

针对42CrMo钢制汽车转向器齿轮的冷锻工艺及其后续热处理工艺进行了试验研究。通过试验摸索了一套能用于改进汽车转向器齿轮加工工艺的工艺方法,即冷锻成形零件机加工困难部位,并通过后续热处理来改善锻件的组织状态。

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。

斜齿圆柱齿轮冷精确成形数值模拟研究

为了降低斜齿圆柱齿轮精确成形力,在对闭式墩挤成形齿轮分析和分流锻造原理的基础上,提出了双向可控镦挤成形工艺方案,并用有限元软件Deform-3D对此工艺的成形过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明:与传统的闭式模锻相比,可明显降低成形力,是适用于斜齿圆柱齿轮精确成形的有效工艺方案。

销钉多工位冷镦成形过程数值模拟及组织演变

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预、终镦的变形程度设计较合理,金属流动具有典型镦挤变形分区的特点,温度和载荷峰值随变形程度的增加而增大;ML35Mn钢冷镦显微组织中铁素体晶粒形状尺寸受变形程度的影响显著。

高强钢20MnTiB多工位冷镦变形行为

通过对高强螺栓多工位冷镦变形分区的金属流动、显微组织、力学性能及其变化规律进行分析,并采用Deform-3D数值模拟和实际产品成形相结合的方法,来研究高强材料的多工位冷镦变形行为。结果表明:多工位冷镦变形属于低动态变形;大、小变形区的宏观流线和显微组织有明显的"遗留性",而难变形区由于高强材料的"包辛格效应",铁素体由拉长的晶粒变成等轴晶粒,而珠光体的带状消失,组织"遗留性"最差;通过低动态多工位冷镦变形,20MnTiB高强钢微观组织中铁素体和珠光体均发生了形变强化,且硬度值的增幅相近。

塑性成形三维数值模拟网格表面轮廓节点处理方法

以DEFORM 3D软件为例 ,提出基于点对来获取模具型腔轮廓节点的方法 ,并用C ++语言加以实现 ,得到精确的模具截面边界曲线 ,为研究模具和工件变形提供方便高效的手段。

斜齿轮冷精密成形工艺数值模拟及实验研究

为了降低斜齿轮精密成形力,利用了分流理论,提出了斜齿轮精密成形新工艺,并用有限元软件Deform-3D对成形过程进行了数值模拟分析和优化。对最优工艺进行了实验验证,实验结果与模拟结果基本吻合,从而为斜齿轮精密成形工艺的实用化提供一定的理论依据。

双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺

目的研究双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺。方法根据双法兰式三阀组阀体的结构特点,提出其多项精密成形工艺方案。采用Deform-3D有限元分析软件,对提出的工艺方案进行数值模拟,分析载荷-行程曲线、金属流动规律等,最后进行工艺试验。结果多向精密成形工艺方案可在模具许用应力范围内成形双法兰式三阀组阀体,工艺试验获得的锻件充填饱满,所获数据与模拟结果基本一致。结论双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺是可行的,对实际生产及其他相似零件具有指导意义。

渐开线内花键冷挤压成形工艺研究

目的研究渐开线内花键冷挤压成形工艺。方法根据渐开线内花键的结构特点,提出了两种渐开线内花键冷挤压成形工艺方案。采用Deform-3D有限元分析软件对提出的工艺方案进行数值模拟,分析了两种方案的载荷位移曲线、方案二中不同坯料孔径和摩擦因子对渐开线内花键成形质量的影响等。结果提出的两种工艺方案均可在模具许用应力范围内成形渐开线内花键,通过数值模拟,获得了成形过程中的工艺参数,揭示了渐开线内花键冷挤压成形过程的变形机理。结论提出的渐开线内花键冷挤压成形工艺,对实际生产及其他相似零件具有指导意义。

厚板冲裁工艺的模拟仿真及其参数优化

目的研究冲裁间隙、凸模刃口圆角和斜刃角度等因素对厚板冲裁断面质量及冲裁力的影响规律,优化冲裁工艺参数组合。方法通过数值模拟和正交试验设计相结合的方法,以冲裁过程中相对光亮带长度和最大冲裁力作为评价指标,对板厚t=10 mm的60Si2Mn厚板进行冲裁过程的模拟仿真,最后进行工艺试验。结果选取了合理的工艺参数组合:冲裁间隙为10%t,圆角半径为0.1 mm,斜刃角度为6°,利用此工艺参数组合模拟得到了较好的断面质量及较小的冲裁力,工艺试验也验证了此工艺参数的合理性。结论通过模拟得到的工艺参数是合理的,对实际生产有重要的指导作用。

十字轴预应力闭合锻模设计

提出了一种提高十字轴精密闭合锻造模具制造精度的工艺方法 ,该方法采用预应力闭合锻模经挤压、成形 ,成功地生产出汽车万向节十字轴的精锻件 ,可以提高金属的利用率、减少设备投资。

多工位冷镦成形机专用离线换模装置

为解决冷镦成形机上新旧模具之间的快速更换问题,实现多工位模具的整体吊离和机外更换调整,提出了一种新型冷镦成形机专用离线换模装置的设计方案。主要介绍了离线换模装置的特点、结构及定位问题,并对该装置的主要部件强度进行分析,结果表明:离线换模装置结构简单、定位可靠、结构强度满足要求,是多工位冷镦成形机机构优化的重要部分。

“模型黄河”自动制模机横梁挠度的分析和补偿

通过对"模型黄河"自动制模机横梁受力分析,并计算在各主要作用力作用下及横梁长度和载荷位置变化的情况下横梁的挠度变形总值,来判断横梁挠度变形是否超出制模机成型精度要求范围。在分析计算基础上,采用了根据横梁跨度的变化分段定值补偿挠度变形的措施,使伺服电机带动垂直丝杠按用修正后的y′值产生位移,以修正横梁挠度变形对成型精度的影响,简化了控制计算,依此来保证制模机的成型精度。

链轮的体积成形工艺与模具

研究的链轮内为渐开线小模数齿轮,外为变位齿轮,齿短而尖,内外齿同心度要求高,原切屑加工生产效率低且同心度不易保证。通过分析、研究,采用体积成形工艺技术将内外齿一次精密成形,并且一次可以成形多件链轮。设计、制做的成形模具结构简单、新颖,使用方便,寿命高。

大直径带毂直齿轮冷精密成形数值模拟及工艺分析

目的研究大直径带毂直齿轮冷精密成形新工艺。方法根据大模数大直径带毂直齿轮结构特点,提出了冷精密成形的难点和解决基本方法。基于分流减压和多工步成形原理,提出了3种可行工艺方案。采用Deform软件对工艺方案进行数值优化模拟,分析了方案二锻件成形过程的速度矢量、温度、应力和模具应力,阐述了成形原理。结果采用优化的新工艺可以减小载荷降低模具应力,齿形金属充填饱满。结论巧妙的分流面设计使大直径带毂直齿轮冷精密成形成为可能,新工艺能够为生产实践提供指导意义。

基于热加工图的锻造斗齿用钢热加工工艺参数

目的制定一种锻造斗齿用新型低合金耐磨钢的热加工工艺参数。方法采用Gleeble-1500D热模拟试验机对实验钢进行高温压缩,在变形温度为1173~1473 K,应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,压缩变形60%,得到其真应力-真应变曲线。依据压缩实验数据,基于动态材料模型,建立材料的热加工图,分析实验钢在不同热变形条件下的变形特点。结果该锻造斗齿用低合金耐磨钢在不同应变下的热加工图呈现相近特征,能量耗散系数η随变形温度的升高而增大,随着应变速率的减小而减小;当应变值大于等于0.3时,在变形温度为1173~1440 K,应变速率为0.32~10 s^(-1)范围内,热加工失稳区域随着变形温度的升高而减小,随着应变速率的减小而减小。结论该锻造斗齿用低合金耐磨钢适宜的热加工工艺参数范围:变形温度为1185~1373K,应变速率为0.01~2 s^(-1);最优参数范围:变形温度为1330~1340 K,应变速率为0.2~0.5 s^(-1)。