转向螺母多向联动加载成形工艺研究

转向螺母是汽车上复杂异形非圆齿形零件,结构形状复杂,需要多个方向产生变形,各部分变形量不同,成形难度大。在分析其结构形状特点和成形难点的基础上,提出了多向联动加载成形工艺。该工艺在成形过程中,各凸模加载顺序、速度、行程根据材料流动和充填情况进行联动控制,控制材料主动向需要的地方流动和填充,进而提高材料充填性和降低成形力。利用有限元软件对该工艺成形过程中的金属流动规律、材料填充状况、应力分布、成形力进行了数值模拟分析。对转向螺母的多向联动加载成形工艺和顺序加载成形工艺进行了对比分析,多向联动加载成形工艺比顺序加载成形工艺成形力降低了28%。对多向联动加载成形工艺进行了成形试验,成形出的转向螺母充填饱满,尺寸符合图纸要求,未出现锻造缺陷,并进行了小批试制。试验结果表明该工艺具有可行性和实用性。

转向齿扇多向精密成形工艺

为了降低转向齿扇成形载荷、提高成形模具寿命,通过对转向齿扇的结构特点和工艺性分析,结合多向成形金属流动特点,提出了转向齿扇多向精密成形工艺方案。采用有限元模拟软件DEFORM-3D,对转向齿扇多向精密成形过程进行了数值模拟,对其成形过程中的金属流动规律进行了分析并预测成形载荷。结果表明,成形过程中齿扇充填均匀,角隅充填饱满,多向精密成形工艺最大成形载荷比单向闭塞挤压成形载荷降低了29%,成形时间缩短了53%,有利于提高模具的使用寿命。对多向精密成形工艺进行了成形试验,试验成形出的转向齿扇充填饱满,成形载荷与预测载荷基本一致。试验结果表明了该工艺的可行性和实用性。

三向主动加载塑性变形过程金属分流规律研究

对金属多向选择流动的流动规律进行了数值模拟和试验研究。研究表明:金属在受力变形时,遵循主动模周围金属总是优先变形原则,并且金属变形存在强烈的区域选择性;多向受力的坯料不是在所有的可变形区域同时变形,而是交替变形。讨论了多向受力工件在变形时容易产生的缺陷与主动模位置及运动方向等的关系。模拟预测和试验分析结果一致,为精确设计多向成形工序提供了有力的依据。