盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

利用有限元软件MSC.Marc2010对钛合金盒形件超塑成形过程进行了有限元模拟,控制目标应变速率,得到优化的压力-时间曲线,并据此进行实验研究,沿实验曲线分别加载至6个不同的标定压力值(分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.3和2.5MPa)得到成形过程中的零件。测量6个实验零件的外形轮廓和厚度,并分别与相对应的模拟结果进行对比,验证实验与模拟的一致性,并分析整个成形过程中的材料流动规律,得出在自由胀形、底部贴模、充填圆角3阶段盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布,为复杂零件的超塑成形工艺的制定奠定了一定的理论基础。

基于数值模拟的20MnCr5钢薄壁壳体挤压工艺

以一种复杂薄壁壳体为研究对象,为解决其切削加工生产中材料切除量大、浪费严重的问题,实现近净成形,提出了一种多工位挤压配合少量切削的新工艺方案,材料利用率从35.49%增长至90.54%。通过Deform-3D软件对3种不同冷挤压方案的制坯过程进行了数值模拟,对零件充填结果、金属流线形态、挤压成形力、等效应力等进行了全方位的对比。结果表明:采用方案1时,不仅能够有效地控制缺陷,使各工位零件成形质量较好、充填饱满,而且最大挤压成形力也要更小些。最后,进行了现场挤压试验,与模拟试验结果吻合,所有薄壁壳体均填充饱满,成形外观好,无刮花、裂纹等缺陷,尺寸检测结果均在要求范围内。

铝合金方盒形件粘性介质压力成形有限元分析

针对铝合金方盒形件塑性变形能力较差、变形不均匀等问题,进行了粘性介质压力成形研究。期望利用粘性介质的自身性能延缓铝合金方盒形件破裂和起皱等缺陷的产生,以提高铝合金方盒形件的成形质量和使用性能。研究过程中,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对铝合金方盒形件粘性介质压力成形过程进行仿真分析,根据成形试件形状特点和材料力学性能对成形所需坯料形状及压边力加载曲线进行了优化,得到了不同工艺参数条件下的成形试件几何形状和壁厚分布规律,在此基础上进行了粘性介质压力成形试验。结果表明,坯料几何形状对材料流动规律和试件成形质量影响较大,在合适的压边力条件下,采用粘性介质压力成形方法能够成形出满足使用要求的铝合金方盒形件。

汽车齿轮轴闭塞式模锻成形工艺研究与试验

针对传统锻造工艺或铸造工艺生产汽车齿轮轴时效率低、质量差、寿命短的问题,根据工艺要求及齿轮轴的特征,提出了两种模锻成形工艺,即小飞边模锻成形工艺和闭塞式模锻成形工艺。通过刚塑性有限元法,利用Deform-3D软件对齿轮轴的两种模锻成形工艺进行了仿真,综合分析了材料填充规律、应力分布规律、成形力和合模力的变化规律及齿轮轴锻件的成形质量。结果显示:两种模锻成形工艺均能成形齿轮轴锻件,但是采用闭塞式模锻成形工艺获得的齿轮轴锻件的质量更好,同时也更利于模具寿命的延长。最后,通过闭塞模锻试验进行了验证,获得的齿轮轴锻件各部位均填充饱满,满足设计要求。