基于响应面法的连杆模锻成形载荷影响因素研究

目的解决42CrMo连杆预锻成形过程中因成形载荷较大导致的模具损坏风险较大和使用寿命低的问题。方法构建连杆预锻成形的仿真模型,分析不同坯料温度、模具温度、模锻速度、摩擦因数对成形载荷的影响规律,基于Box–Behnken试验设计与响应面法对连杆预锻的成形载荷进行研究,并结合多岛遗传算法进行优化。结果在多因素交互下,各工艺参数按对成形载荷显著性影响由大到小的顺序依次为:坯料温度、摩擦因数、模锻速度、模具温度。当坯料温度为1190℃、模具温度为350.7℃、模锻速度为532.5 mm/s、摩擦因数为0.1时,成形载荷为3226.6 kN,相比原工艺的成形载荷降低了50.74%。模锻试验后成形效果较好,说明了优化工艺参数的合理性。结论优化后的工艺参数可使成形载荷明显降低,该研究可为连杆实际模锻成形的生产提供有效指导。

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式.有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.

对半轴套管热挤压成形载荷影响参数的探讨

半轴套管属于长轴类空心锻件,根据零件的结构特点和使用要求,确定了热挤压成形工艺方案。采用有限元软件分析了成形载荷的影响参数,主要工艺参数包括坯料加热温度、挤压速度、模具预热温度和摩擦因数等。并运用了正交试验设计方法对模拟结果进行显著性处理。结果表明,挤压速度对成形载荷的影响最为显著,模具预热温度的影响则最小。通过试验验证了模拟的准确性,为实际生产提供了理论指导。

产品形状对H62黄铜连续挤压成形载荷的影响

由于黄铜合金在连续挤压过程中成形模具工作载荷较大,所以在产品截面积相等的条件下,降低黄铜合金成形载荷具有重要意义。对截面积相同而宽厚比不同的两种H62黄铜产品的成形载荷进行了测试,分别获得了压实轮、挡料块和腔体的载荷。测试结果表明:产品的宽厚比越大,成形载荷也越大,尤其是挡料块载荷和腔体载荷升高明显。因此,为了提高工装模具的寿命,必须选用相同截面积而宽厚比小的产品形状。研究成果能为连续挤压成形产品形状的选用提供重要的理论基础。

基于BP算法的大型船用曲轴成形载荷优化研究

采用DEFORM-3D软件对新开发的大型全纤维曲轴TR镦锻过程进行数值仿真,得到该曲轴单拐的成形载荷。针对该型号曲轴单拐的成形载荷过大,导致设备过载的现象,利用正交实验法讨论了对锻件成形载荷有重大影响的三个关键工艺参数:模具与锻件的摩擦因子μ、弯曲速度v和锻件的始锻温度T,得到了其对锻件成形载荷的影响规律。利用BP神经网络建立锻件最大成形载荷的计算模型,该模型比原来的有限元计算时间更短,提高了优化过程的效率。利用BP神经网络构建了主要影响因素对锻件最大成形载荷的响应面,并得到使成形载荷最优的设计参数范围。研究发现,μ和T的取值区间分别在0.2～0.4和1180～1200℃时,既能保证锻件顺利成形,又能降低成形载荷、保护设备。

圆锥形零件冲压变形与成形载荷的分析

由于悬空侧壁部分的变形状态是圆锥形零件成形的关键，而径向拉应力是实现悬空部分成形的必要条件，同时也是该部分冲压成形成败的关键。为此，经力学分析得出了侧壁部分径向拉应力的解析式和造成圆锥形零件破裂的最大径向拉应力的计算式。

TA15钛合金流变模型建立及成形载荷预测

通过热压缩试验研究了TA15钛合金在高温变形时的流动应力,并建立了TA15材料流变应力模型,同时对模型的可靠性进行了验证。

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。

H62黄铜连续挤压成形的载荷特征

针对黄铜合金变形抗力大,成形载荷波动大的特点,对H62黄铜连续挤压成形载荷进行了测试分析.实验测试结果发现,H62黄铜与T2紫铜相比,压实轮载荷明显增大,挡料块载荷显著提高,而腔体载荷有所降低,说明H62黄铜在低温时变形抗力大,而在高温时变形抗力小,流动性能显著提高.

镁合金板形件扭-挤成形载荷的主应力法求解模型

结合挤压工艺和高压扭转工艺的优势提出一种扭-挤成形工艺新方法及开发了模拟装置,该工艺不仅能够保证成形,而且还能够有效的细化晶粒。通过分析扭-挤成形工艺金属流动和变形区特点,建立了镁合金扭-挤成形载荷的主应力法求解模型,该模型将变形区划分为四个区域,依次推导了不考虑扭转和考虑扭转成形载荷的求解模型,剪切屈服强度考虑温度和应变速率的效应。通过与成形试验的载荷对比,模型计算结果与试验的结果误差在8%以内。采用该模型分析了不同参数对成形载荷的影响,结果表明随着扭转轴转速的增加,不仅坯料剪切变形增加,且成形载荷减小;成形载荷随坯料半径的增加而增加,随坯料高度的增加呈线性增加,随板件宽度的增加而减小,随板件高度的增加先骤减后平缓减小,且坯料半径和板件高度对成形载荷影响显著。

基于响应面法的大型锥筒件内凸缘缩口成形工艺参数优化

目的探究大型锥筒件内凸缘缩口成形的最佳工艺参数。方法首先,根据内凸缘缩口成形的工艺原理,使用三维软件构建内凸缘缩口成形的仿真模型,并用Deform进行仿真成形。在此基础上,以缩口件高度和成形载荷作为内凸缘成形质量的判断依据,基于响应面法得到关于缩口件高度和成形载荷的回归预测模型。分析不同的摩擦因数、挤压速度和凹模锥度对内凸缘成形质量的影响,优化得到最佳的成形工艺参数,最后进行物理试验验证。结果通过响应面法拟合得到了缩口件高度和成形载荷关于3因素的多元非线性模型,模型通过F检验得出的显著性概率P值均小于0.0001,失拟项值均大于0.05,且模型预测值与试验模拟值的关系接近直线,充分说明了该数学模型的合理性。当摩擦因数为0.3、挤压速度为3 mm/s、凹模锥度为9°时,毛坯的成形载荷最小,为90 kN,缩口件高度最低,为1350 mm,与模型预测相比,误差均小于10%。结论优化后的工艺参数使内凸缘成形质量高、表面光滑无缺陷、成形载荷小,为大型锥筒的内凸缘成形工艺提供了参考。

多楔带轮旋压工艺参数优化研究

针对多楔带轮旋压过程中成形质量较差和旋轮寿命较低的问题,以东安513型发动机多楔带轮为研究对象,基于Deform平台对冷轧钢板08Al多楔带轮成形过程进行数值仿真,通过筛选旋压工艺参数,确定设计变量,并分析主轴转速、旋轮进给速度和旋轮半径对毛坯等效应力、旋轮成形载荷的影响;基于Design-Expert软件对旋压过程的各设计变量以多目标遗传优化算法进行优化设计,并通过试验验证了有限元仿真的可靠性。经过优化后,成形后的带轮等效应力减少了39 MPa,旋轮所受成形载荷减小了10.64%。

弧齿锥齿轮温锻成形工艺参数分析

采用刚塑性有限元法,分别就摩擦条件、坯料温度、模具预热温度、锻压速度等对弧齿锥齿轮温锻成形载荷的影响进行了仿真分析。分析结果表明:成形载荷随摩擦因数的增大而升高,随坯料温度、模具温度、锻压速度的升高而降低,且坯料温度较模具预热温度对成形载荷的影响更为显著。模拟结果可为弧齿锥齿轮温锻成形过程的模具设计、工艺方案制订等提供依据。

正交分析冷挤压成形性能的影响因素及背压工艺的应用

以体积成形有限元分析为基础 ,应用正交实验法针对泵体成形过程分析凸模和凹模的摩擦、模具的几何圆角、挤压速度对工件充满度和挤压成形过程中的最大载荷的影响 ,优化这些因素使得工件成形质量最优 ,压机载荷最小。将背压工艺应用于泵体成形过程 ,使得材料在成形过程中三相受压 ,从而获得优于未加背压时的型腔充满度和最大载荷。

工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响

针对7075铝合金微齿轮挤压过程中出现的微尺度效应问题,将退火后的7075铝合金进行等温微压缩试验,获得材料的真实应力应变曲线,导入DEFORM软件,并模拟微挤压成形过程。定义挤出端凸度来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小,则成形性越好。设计正交试验,研究入模角、坯料直径、挤压温度、挤压速度和摩擦因数等对微齿轮热挤压成形过程中最大成形载荷和成形性能的影响规律。分析结果表明:坯料直径对最大成形载荷和挤出端凸度的影响均最大;挤压速度对成形载荷的影响较大,挤压温度的影响次之;挤压温度对挤出端凸度的影响较大,挤压速度的影响次之;入模角和摩擦因数对成形载荷和挤出端凸度影响均较小。通过优化工艺参数模拟挤压得到质量良好的微齿轮。

摩擦因数对差速器行星齿轮精锻成形的影响

以某差速器行星齿轮为研究对象,基于Deform-3D软件对差速器行星齿轮锻造过程进行数值模拟,分析齿轮成形规律,研究模具表面不同摩擦因数组合对齿轮成形质量和模具寿命的影响。研究结果表明,对上凸模、下凹模和上凹模同时进行减摩处理,其成形载荷峰值和模具磨损值大于仅对下凹模表面进行减摩处理的情况;当对下凹模进行减摩处理,上凸模和上凹模表面摩擦因数保持不变时,与传统方案相比,不仅可以获得填充完整的齿轮,还可以使载荷峰值降低约18.99%,下凹模表面磨损量减少约75.96%,因此得到模具表面最优摩擦因数组合,可为实际生产提供可行的优化方案。

带内网格筋环件约束轧制的成形规律分析

带内网格筋环件因其强度高、质量小,在航空航天等领域有着广泛的应用。由于带有网格筋的环形薄壁零件结构复杂、难以成形,本文提出了一种连续的局部约束轧制成形工艺。简述了带内网格筋环件约束轧制成形原理,利用Deform-3D有限元模拟软件建立了其约束轧制成形有限元模型,模拟分析了其成形过程,得到了构件网格筋充填、等效应力分布、金属流动情况、成形力变化等宏观变形规律。结果表明:带内网格筋环件约束轧制成形过程中,每一个网格筋单元变形规律一致,变形区存在中性面、主动变形区和被动变形区,且在每个轧制过程中周期性变化,每个内网格单元填充均匀,成形载荷随时间呈周期性波浪状增大。

多楔轮旋压增厚成形工艺参数优化

利用DEFORM软件建立多楔轮旋压增厚成形的三维刚塑性力学模型,以旋轮受的成形载荷为优化目标,采用正交试验和模拟分析对工艺参数进行优化,研究各工艺参数对成形载荷的影响规律。结果表明,旋轮进给速度对成形载荷的影响最大,正交优化后成形载荷降低26%。采用神经网络和遗传算法对增厚工艺参数进一步优化。结果表明,智能优化后成形载荷降低28%,优化后的工艺参数可用于旋压增厚工艺的实际生产。

基于各道次载荷近平均分配下的前轴辊锻模具型槽设计

提出了一种基于各道次载荷近平均分配下的辊锻模具正向分步修正方法。首先,基于辊锻模具参数化设计系统,设计初始辊锻模具三维造型;随后,利用有限元模拟获取各道次载荷分布数据,分析不同道次之间的平均载荷差距。对于平均载荷较小的辊锻模具,采用增大相应道次的变形量的方法提升其成形载荷,以此作为修正初始模具型槽尺寸的依据;最后,利用有限元模拟反复迭代更新模具型槽尺寸。将该方法运用于某汽车前轴的辊锻模具设计过程中,结果表明,仅采用二次修正后得到各道次平均载荷的最大差距由701 k N减小至156 k N,减幅达4倍多,说明所提出的辊锻模具正向分步修正方法是可靠且有效的。

低频振动辅助齿轮成形的减摩机理研究

为研究低频振动辅助成形过程中被加工工件与模具间的外摩擦对材料成形的影响,通过理论分析,并利用Deform有限元软件对直齿圆柱齿轮进行常规和低频振动冷镦挤成形。结果表明:施加振动后,当凹模的运动方向与坯料的流动方向相同,且凹模的运动速度大于坯料的最大流动速度时,其成形载荷会明显下降,材料流动更均匀,齿形填充效果明显提高。分析其主要原因是在该时间段内摩擦矢量完全反向,坯料向着有利于成形的方向流动。另外,增大振幅或提高频率都会增加摩擦矢量完全反向的总时间,降载程度更明显。