某电机齿轮冷挤压裂纹形成机理研究

针对材料为20Cr的某电机齿轮在冷挤压成形时内齿齿顶面上出现的裂纹缺陷,基于DEFORM-3D对其冷挤压过程进行了模拟,研究了其裂纹形成机理。有限元结果表明,内齿的金属流动速度小于中部及下部外齿的流动速度,内齿齿顶面上齿根处的金属流动速度最小,此处流动最不均匀,易产生应力集中;对齿面的最大主应力及损伤分布进行了分析,得出在内齿齿顶面上,中部及距离下端面1 mm左右的位置应力集中最明显,拉应力较大且大于材料抗拉强度,损伤值也较大且大于临界损伤值,会产生裂纹,与实际情况相符合。通过改变凹模入模角来控制成形缺陷情况,当凹模入模角为23°时,齿根处拉应力下降,损伤值减小,投入生产后次品率从原本的50%降为1%。

振动辅助Ti-45Nb钛合金冷镦成形有限元模拟研究

在金属塑性成形加工中,振动辅助成形技术的应用可以有效地降低零件成形载荷,提高产品质量。本文首次基于塑性大变形理论和有限元数值模拟,对Ti-45Nb钛合金振动辅助冷镦成形机理进行了分析与研究。首先以位错密度的变化作为内变量描述材料在变形过程中材料软化、硬化等关系,建立了振动辅助冷镦成形本构模型,并采用MATLAB工具编程拟合出本构方程中的材料参数。然后利用Deform有限元软件对Ti-45Nb钛合金的大长径比薄壁零件进行建模仿真分析,根据反挤压道次中材料成形流动情况的结果,对模具中应力集中的凸模结构进行优化设计。结果表明:本文基于大变形建立的本构模型能够有效描述振动的软化作用,尤其在材料塑性变形阶段拟合较好,预测精度评估相对系数(RC)值>0.994。此外,通过建模仿真分析得出的多级倒角结构可有效促进材料流动,减小模具磨损,提高模具寿命。

基于上限法的闭式冷正挤压棒料脱膜状态分析

考虑一种非磷系润滑膜的脱膜长度,通过上限法分析模型对棒料的闭式冷正挤压工艺进行了分析。通过实验获得了脱膜长度随锥模半角和断面收缩率的变化规律。实验结果表明,随断面收缩率的增长,脱膜长度快速增长。随着锥模半角的增长,脱膜长度也在增长,但是锥模半角增大到一定程度后,脱膜长度的增长幅度减小。求得总功率为最小时的最佳锥模半角,范围是15°~28°,最佳锥模半角随脱膜长度的增加而增加。在成形载荷方面,与DEFORM商用有限元分析软件的仿真结果进行了比较,上限法算得的成形载荷略大于有限元仿真结果,而且两者的载荷曲线较为相近,证明了该上限法分析模型的合理性,也表明上限法更有利于成形设备的选型。

基于DEFORM-3D的支撑销冷挤压成形数值模拟

采用冷挤压工艺成形支撑销,相对于传统切削加工方法,可降低能耗、提高工效。基于刚塑性有限元法,采用DEFORM-3D对支撑销冷挤压成形过程进行了数值模拟,揭示其变形过程中的金属流动规律,分析了速度场、应力应变场和凸模行程载荷曲线的特点,研究了挤压速度对支撑销挤压成形过程的影响规律。结果表明,支撑销的冷挤压成形过程可分为3个阶段:镦粗变形阶段、型腔填充阶段和最终成形阶段;支撑销两凸缘处变形较剧烈,应力最大;凸模运动速度越快,凸模受到的载荷越大。模拟结果表明,冷挤压成形支撑销工艺方案是可行的。

直齿圆柱齿轮浮动凹模冷闭式镦挤成形数值模拟分析

结合齿轮浮动凹模锻造和分流锻造技术,提出了一模两击式直齿轮冷闭式镦挤新技术,即先进行环形坯料带活动芯轴的镦挤预锻,后进行无芯轴空心分流终锻的两步成形工艺。并通过DEFORM—3D数值模拟分析和比较,验证了该技术能解决成形力过大和齿形充不满等缺陷,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案。

厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形极限分析

采用有芯棒开式冷挤压成形厚壁管件比传统切削方法耗材低、效率高。通过对厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形特点进行分析确定成形极限的主要影响参数。采用流函数方法建立变形区连续速度场,利用上限原理得到成形极限的理论模型。通过编程计算、分析,得到诸参数(坯料原始厚径比、摩擦因数、模具锥角)对成形极限的影响规律:随着模具锥角的增大,极限变形程度(成形极限)先增大后减小,即极限变形程度有一个极大值,得到了最佳模具锥角,最佳模具锥角范围为15°～20°;随着摩擦因数增大,极限变形程度减小。对比理论计算结果与试验结果,误差小于8%,满足工程要求。研究内容与结果对制订厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形工艺具有重要的指导作用。

冷挤压预应力组合凹模刚度的优化设计

采用硬质合金作为第一预应力套的材料来增加预应力组合凹模的刚度和疲劳寿命 ,提高冷挤压件的尺寸精度。由Lame’s方程的最大内压条件 ,确定压装后和挤压期间每层材料临界屈服时的直径比和过盈量 ,并给出不同材料模芯组合模的统一计算模型 ,开发最优直径、过盈量、最大接触压力的通用计算程序 ,通过对开式冷挤压某车传动轴花键轴的具体应用表明 ,使用高硬度材料的冷挤压模具进行预应力处理后 ,冷挤压件精度更高 。

活塞销冷挤压成形工艺研究

通过对活塞销结构工艺性分析,制定了活塞销的冷挤压工艺方案并设计了挤压件图,确定了组合凹模直径及径向过盈量与轴向压合量等工艺尺寸;设计了便于调整及更换的组合凸模,保证了挤压件的同心度;根据凸模工作特点采取合适的热处理工艺,提高了模具的使用寿命。

直齿圆锥齿轮冷闭塞锻造数值模拟分析

轿车上的直齿圆锥齿轮尺寸精度与产品质量要求很高 ,难以采用常规的塑性加工技术成形。冷闭塞锻造技术是近年发展起来的精密成形技术。以捷达轿车差速器行星齿轮为例 ,对冷闭塞锻造成形过程进行了数值模拟 ,分析了成形过程中的金属流动充填规律以及力学量场分布情况 ,对数值模拟中的一些关键技术问题进行处理 ,并进行冷闭塞锻造工艺实验研究。结果表明数值模拟分析准确 ,冷闭塞锻造工艺与模具设计合理 ,液压模架工作稳定可靠。

深杯形件冷挤压工艺分析及变薄拉深模具设计

以典型冷挤压深杯形件为例,通过对零件的形状及材料的性能分析计算后确定出最佳的工艺方案,给出了各成形工序图及润滑与软化处理规范,并对其中的变薄拉深工序进行了模具设计。在设计中,首先通过工艺力计算,选用了合适的成形设备,并根据工艺特点和成形设备特性,选择和设计了变薄拉深模具的主要零件,最后给出了变薄拉深模具的总装图。实践证明,所给出的成形工艺及设计的模具能够实现深杯形件的冷挤压成形,所成形的工件尺寸精度高、强度性能好。

汽车轮毂轴承套圈冷挤压工艺及模具设计

对桑塔纳L45449汽车轮毂轴承套圈进行了工艺分析,制订了零件冷挤压工艺方案,对冷挤压模具进行了介绍,特别针对GCr15轴承钢冷挤压变形抗力大的特点,在凹模内壁上加设若干外凸的韧带圈,以在冷挤压前起到摩擦预热的效果。实验证明运用该冷挤压工艺制造汽车轮毂轴承套圈,其材料消耗少,力学性能高,设备投资少,具有显著的经济价值。

高速钢冷挤压凹模开裂失效分析

采用扫描电镜、光学显微镜、化学成分分析和硬度测试等方法,对高速钢冷挤压凹模进行了检测和分析。结果表明,原材料质量差,在锻打过程中锻打不充分致碳化物呈带状分布、碳化物粗大且呈棱角状,使材料力学性能差。凹模在使用过程中,由于交变载荷的作用,使碳化物的棱角处应力集中出现裂纹,最终导致凹模开裂。

开式冷挤压成形功率及挤压力的研究

给出了开式冷挤压动可容连续速度场及上限挤压力计算公式，讨论了主要参数对挤压力的影响，理论分析结果得到了实验验证。

ML10薄壁活塞的冷挤压工艺分析及数值模拟

通过分析薄壁活塞冷挤压成形特点,提出了一种钢质薄壁活塞的冷挤压工艺方案并计算了其工艺参数;利用Qform-3D软件对该工艺进行了数值模拟分析,并依据分析结果设计了合理的模具。该工艺能大幅提高加工效率,节约材料,降低成本。

开式冷挤压成形极限变形程度的理论及实验研究

本文应用流函数方法 ,给出了实心轴及厚壁管件无芯棒开式冷挤压成形的动可容连续速度场 ,运用上限法建立了变形功率与各主要参数间的函数关系。提出了极限变形程度的判别准则 ,借助优化方法得到各参数组合下的理论极限变形程度 ,并进行了实验验证。通过理论计算和大量的实验数据 ,讨论了各主要参数对开式冷挤压成形极限变形程度的影响规律 ,提供了低碳钢开式冷挤压成形极限变形程度数据。

小齿轮件的成形工艺及模具设计

针对小齿轮件(既有齿轮又有花键的小齿轮件)的花键和齿轮成形问题进行工艺分析。为了节约成本和使成形顺利进行,采用冷挤压工艺方案,并进行花键正挤和齿轮反挤的挤压组合模具设计。研究表明,小齿轮件采用冷挤压工艺方案是可行的,模具设计合理,可以获得准确的花键、齿轮齿形和较好的表面质量,节约材料,缩短辅助时间,降低生产成本。

电机轴台阶挤压成形的数值模拟及实验研究

由于电机轴台阶直径变化量不大,且台阶间以小圆角过渡。提出了采用高效、节材的开式冷挤压工艺代替传统切削加工工艺成形电机轴台阶的方法,分析了电机轴台阶开式冷挤压的两种成形方法:一步法与两步法。数值模拟及实验研究表明:一步法开式冷挤压成形电机轴工艺只能在小的变形程度(ε<3%)下获得成功,且不能得到较满意的圆角;证明了电机轴台阶两步挤压成形的可行性。

航空座椅锁扣缸体冷挤压工艺及模具设计

通过研究航空座椅锁扣缸体的形状特点、零件的制造难度 ,确定了冷挤压成形零件的工艺方案 ,设计并制造冷挤压模具一套 ,生产出合格零件。演示并分析了零件的冷挤压变形过程 ;记录了冷挤压过程中与不同变形程度相对应的挤压力 ,绘制了冷挤压过程的连续挤压力曲线 ;对零件挤压方向的剖面进行了金属纤维组织观察 ,对零件流线分布进行了分析。

汽车散热片的冷挤压成形数值模拟研究

汽车零件散热片材料为纯铝1100,呈多而窄的槽形。传统成形工艺为铣削加工,因铝极易粘刀,生产效率很低,而且浪费材料。新工艺采用冷挤压成形。通过有限元软件模拟了该散热片的反挤压成形过程,成形效果良好,能满足零件尺寸、精度等方面的要求。研究成果可为真实冷挤压成形工艺提供参考。

射孔弹壳体冷挤压工艺分析及有限元模拟

针对射孔弹壳体挤压件进行了工艺分析。对比了一次性成形和预挤压-变薄拉深加顶镦两种工艺方案,并比较了整体式凹模和预应力组合凹模两种不同模具结构对成形的影响。采用有限元软件Deform2D对不同工艺方案和模具结构进行了模拟验证。结果表明,采用两次挤压成形工艺方案,同时选用预应力组合凹模结构,可显著提高挤压凹模的承载能力,使凹模内壁所受等效应力降低到安全范围内。