基于正交试验的闭式挤压工艺参数优化

以农用机械传动部件"流转插头"为例,利用DEFORM-3D软件对挤压成形过程进行分析,揭示了该类316L不锈钢锻件的热锻造成形载荷和热磨损的变化规律。基于正交试验法全面分析了坯料初始温度、模具初始温度、打击速度、模具硬度对成形载荷和模具磨损深度的影响规律。结果表明:4组因素中,打击速度对成形载荷的影响最大,模具硬度对模具磨损深度的影响最大;综合考虑4个因素的模拟结果确定了最优方案,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、打击速度为0.3 m·s^(-1)、模具硬度为62HRC。实际生产发现,按照最优方案中的初始温度和打击速度能够生产出质量合格的锻件。

挤压模具型腔的等磨损优化设计

针对目前国内挤压模具寿命过低的情况,将有限元分析、神经网络和遗传算法结合起来应用到挤压模具型腔优化设计中。采用B样条函数插值描述凹模型腔轮廓形状,用有限元数值模拟获得型腔表面节点的应力场、速度场和温度场,基于修正Archard磨损模型计算型腔磨损深度,以此作为样本训练BP神经网络,建立模具型腔控制点与磨损深度之间的映射关系,再结合遗传算法以等磨损为目标,优化模具型腔轮廓形状。优化结果与序列二次规划法一致,可以降低模具磨损,提高模具寿命,结果与实际情况吻合,表明了这种设计方法是可行的。

基于响应面法的单座阀阀杆预锻工艺优化

为解决单座阀阀杆实际锻造生产中预锻坯料摆放定位不准的问题,课题组提出了开设等效阻力墙的模具优化方案。基于响应面法对坯料初始温度、飞边厚度及等效阻力墙高度3个参数进行了优化设计,分析了各参数分别对最大模具应力和模具磨损深度的影响规律,确定了最佳参数组合为:初始坯料温度1 150℃,飞边厚度6 mm,等效阻力墙高度2.45 mm,对应的模具磨损深度的期望值为5.67×10^(-5)mm,模拟验证值为6.24×10^(-5)mm,优化目标相比优化前均有明显改善。课题组通过试验验证了优化结果的可靠性。

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。

转向节预锻下模热锻过程中的磨损研究

针对J11型转向节预锻下模,建立Archard磨损模型,运用有限元软件Deform-3D模拟转向节预锻下模热锻过程中磨损深度的变化规律,考察下模预热温度、上模运行速度对下模磨损深度的影响。结果表明:预锻下模的磨损主要分布在飞边槽、下模圆角区域;随着下模预热温度和上模运行速度的增大,下模最大磨损深度均呈先减小后增大的变化规律;在下模预热温度250℃,上模运行速度150 mm/s的条件下,下模最大磨损深度较小,选取合理的工况参数能够有效提高模具的使用寿命。

基于神经网络-遗传算法的泵体零件热锻模具磨损与应力分析

基于Archard磨损模型和BP神经网络-遗传算法,采用有限元模拟研究泵体零件锻造过程中工艺参数对模具的磨损深度及最大应力的影响规律。首先,选取锻造温度、预热温度、摩擦因数、硬度和下压速度进行5因素5水平正交试验,借助灰色关联的分析确定关键影响因子,即锻造温度和摩擦因数。然后,采用拉丁超立方抽样法对关键影响因子随机取样,并采用DEFORM软件进行模拟,再将锻造温度和摩擦因数作为输入,将磨损深度和最大应力作为输出,构建2×12×2的神经网络-遗传算法优化模型,确定最优锻造温度为481.6℃、摩擦因数为0.38,此时最小磨损深度为1.44×10^(-5) mm、最大应力为1362 MPa。最后,通过实际生产进行验证,得到磨损深度和最大应力的模拟值与预测值吻合,相对误差仅为0.7%和4.0%,主要磨损区域和应力分布情况与实际生产基本吻合,验证了优化模型的可行性。

基于Archard的正挤压模具磨损模拟分析与研究

对Archard模型进行了修正,建立了挤压磨损模型。采用Deform磨损分析模块对典型正向冷挤压过程进行了凹模模具磨损分析,得到了模具工作表面各点的磨损分布图,确定了最大磨损发生区域。通过对比分析,研究了模具几何形状、变形程度、滑动速度对模具磨损的影响关系。研究结果表明,挤压磨损模型反映了挤压过程中主要工艺参数与磨损之间关系,并从工艺设计方面提出了减低挤压磨损的措施。

基于有限元模拟的5754铝合金自冲铆接成形的模具磨损研究

将5754铝合金自冲铆接成形的模具磨损作为分析对象,基于Archard理论磨损模型与Deform-3D软件,建立两层2 mm料厚的5754铝合金自冲铆接安装模具磨损的有限元模型。通过模具磨损过程的分析得知,安装模具的磨损集中于中间凸台的侧壁区域,安装模具的最大磨损深度为1.28×10-6 mm,模具寿命的预测值为156250次,模具寿命的试验值为139782次,模拟值与试验值之间的相对误差为10.54%,从而验证了有限元模拟的可靠性。基于有限元模拟结果,分析了工艺参数与模具磨损深度之间的变化关系,研究得知:模具的磨损深度随着铆接速度以及模具深度的增加而增大,而随着模具宽度的增大则呈现逐渐减小的变化趋势。

基于Archard理论的汽车板件热冲压模具磨损分析

以某汽车板件为研究对象,基于Archard磨损及塑性成形理论,采用DEFORM-3D软件对板件的热冲压成形过程进行了热力耦合仿真,模拟了模具表面的磨损情况。通过分析可知,凹模磨损远大于凸模磨损,寿命较短,并根据模拟结果讨论了影响凹模磨损的关键因素。在保证冲压板件质量及维持凸模磨损的前提下,以降低凹模表面磨损为目标,通过正交试验法研究了各因素对凹模工作表面磨损深度的影响关系并进行了优选。对获得的最优参数组合进行仿真模拟及实际试模,并与优化前结果进行了对比。结果表明,优化后凹模磨损与实际试模结果较为接近,与优化前凹模磨损结果相比得到明显改善。最优参数组合为:模具预热温度为350℃,坯料初始温度为500℃,冲压速度为15 mm·s^(-1),凹模硬度为64 HRC。采用有限元仿真技术能够有效地指导设计,降低试模成本。

汽车突缘叉热锻模具磨损的有限元分析及验证

在热锻过程中,模具表面不断受到循环机械载荷和热冲击的影响,因此,磨损成为模具失效的主要原因。针对汽车突缘叉模具磨损严重的问题,提出了一种突缘叉热锻成形工艺,基于Archard磨损理论模型,建立了突缘叉热锻成形过程中的热-力耦合有限元模型,并研究了热锻成形过程中锻件的成形情况,同时对模具磨损最严重的位置进行了预测,最后通过实验对有限元模拟结果进行了验证。模拟和实验结果表明:在整个热锻成形过程中,预锻后模具的磨损情况最为严重,其中预锻下模磨损最严重区域出现在型腔的圆角处;预锻下模在1000次锻造模拟后的最大总磨损深度为2.75 mm,而实际生产1000件后的最大总磨损深度为2.70 mm,模拟和实验测量结果基本相符,说明基于Archard磨损理论模型建立的突缘叉有限元模型能够比较准确地预测热锻后的模具磨损情况。