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。

凸缘叉热锻成形工艺优化

针对凸缘叉热锻成形终锻上模开裂的问题,通过建立刚粘塑性有限元模型,使用数值模拟方法,根据实际生产情况模拟了凸缘叉热锻成形过程。研究了金属流动规律,分析了模具应力较大的原因。根据模拟,优化了模具结构和锻压方式。结果表明,模具开裂位置拉应力降低约400 MPa,达到了工艺优化的目的。

新式三脚突缘半封闭复合挤压成形工艺与试验

以国外某高级轿车传动轴上的新式三脚突缘零件为例,提供一种生产效率高、材料利用率高的新式三脚突缘半封闭复合挤压成形方法,并开发了该零件的半封闭复合挤压成形工艺方案.利用有限元数值模拟软件Deform-3D进行工艺流程数值模拟,得出填充情况、成形载荷、模具应力等重要信息.通过小批量生产试制,验证了工艺方案的可行性及有限元模拟的正确性,解决了新式三脚突缘半封闭复合挤压成形批量生产中产品机械性能差和使用寿命短等缺陷.

花兰叉热锻工艺优化

花兰叉热锻模具内裆部位磨损严重。当持续使用模具生产2000件左右时,锻件尺寸超差,更换模具影响生产。基于Archard磨损模型,通过分析锻件的金属流动规律,总结了模具磨损过快的原因。进行了改锻方为制坯的工艺优化方法,并对原始和优化方案进行模拟分析。结果显示,优化工艺后,每单件生产模具最大磨损深度降低了0.26μm,同时材料利用率提高到80.4%,每件节能18.6 MJ。实际生产中模具寿命提高到3600件以上。

基于Deform-3D的发动机齿轮轴热锻成形结构优化模拟

针对发动机齿轮轴锻件超声波探伤检测出的折叠缺陷,提出了物理实验与有限元数值模拟技术相结合的研究方法。对产生缺陷的样件进行剖切,观察试样剖切面的折叠位置和折叠情况。根据折叠的宏观形貌和发生部位分析缺陷产生原因,采用Deform-3D有限元数值模拟验证所做的理论分析,并依据金属塑性成形理论中的体积不变原理,优化齿盘部纵横向上相关联的预成形上模模具厚度尺寸:在尺寸变化最大处,锻件盘部结构的纵向厚度最大减小了2 mm,圆弧部分横向厚度最大减小了6 mm,确保能够增加一个高17 mm的类蘑菇头结构,达到消除折叠缺陷和保证生产锻件合格的目的。对改进后的模具结构,采用Deform-3D软件二次分析其成形过程来保证模具结构优化后的合理性和可靠性,在消除缺陷的前提下确保预终锻工艺能够连续正常生产出合格锻件。最后,对批量生产的锻件进行抽样探伤以及内部金属流线检验。

正交试验法在气瓶内壁顶镦成形技术中的应用

介绍了采用正交试验法获得气瓶特殊形状及尺寸的顶镦研究试验工作。它表示多因素多水平的顶镦试验方法,通过主要的顶镦模具结构及工艺参数,通过极少的工艺试验,就可推算出最优的模具结构及其工艺参数。本方法可以解决实际的生产问题。它显示如下优点:减少材料消耗、节省试制时间。

叉头一模两件预成形过程的数值模拟分析

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。通过数值模拟技术分析叉头锻件改成一模两件的预成形过程,优化预成形模具型腔,获得合理的生产工艺,达到提高原材料利用率和生产班产量,并获得合格终锻件的目的。

突缘叉模锻的设计改进

介绍了突缘叉锻件的模锻改进工艺。通过计算镦粗压力、模锻压力及切边压力,选用了相应吨位的热模锻压力机。设计了突缘叉锻件在热模锻压力机上的模具结构,从而提高锻件尺寸精度、减少材料消耗、降低报废率。在生产实践中切实可行,取得了较好的经济效果。

乘用汽车三脚突缘成形工艺研究

乘用汽车传动轴中的三脚突缘是一种形状较复杂的零件,在端部面有三个分叉枝和凸台,其成形难度大,对成形工艺要求高。根据三脚突缘锻件的特点,采用一种半封闭挤压代替传统的预锻工艺,利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D模拟了半封闭挤压成形和终锻成形过程,获得了相应的载荷—行程曲线、等效应变和等效应力分布规律,并做了相应的模具应力分析。另外,由于锻件所在模具型腔较浅,切边定位困难,为了避免切边时产生错位和变形,将切边、整形工序设计成一套复合模。最后通过小批量试验,验证了三脚突缘成形新工艺的可行性。

中小模锻企业转型升级与半自动化生产

自动上料、排料、进料、中频感应炉加热的自动加热,采用滑道或输送带在各种锻压设备上进行制坯、预锻、终锻成形,模具自动喷润滑、冷却乳液,然后采用上顶出或下顶出的各种切边冲孔整形复合模一道工序完成。

锻造有限元模拟软件QFORM在实际生产中的运用

2009年，上海交大中京锻压有限公司．正式引进了俄罗斯QUANTORFORM公司的锻造模拟软件QFORM。该软件在金属成形领域处于领先水平，模拟速度快且较易使用．同时其模拟分析功能非常强大．可以模拟热锻、温锻、冷锻等多种工艺．

基于正交试验的曲轴热锻工艺参数优化

根据某曲轴模具磨损,基于Archard磨损有限元理论,从模具磨损失效出发,针对影响模具磨损量的工艺参数,设计正交试验。采用Deform数值模拟,研究了工件初始温度、模具初始温度、工件与模具之间摩擦系数以及模具硬度对成形载荷和模具磨损的影响。优化了曲轴热模锻成形的工艺参数,综合考虑多指标因素,分析得到影响曲轴成形力和模具磨损量的最优工艺参数,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、摩擦系数为0.3、模具硬度为65 HRC。

基于Deform-3D的花键轴叉热锻成形工艺优化

针对花键轴叉锻件传统锻造工艺耗料多的问题,提出立式预锻、杆部热挤成形的预锻成形方法,给出了立式预锻的模具结构设计,并对热挤预锻模具进行了参数优化,解决了充填不足的问题,最终锻出低能耗、低料耗、高生产率的合格锻件。基于Deform-3D有限元分析软件模拟观察到花键轴叉锻件的成形过程,准确分析出缺陷形成的原因和工艺优化后锻件成形效果。通过实际生产验证了模拟结果的可靠性,在优化预锻件脱模斜度和终锻模具桥部参数后,生产效率提高至少20%,料耗节省约15%,终锻模具磨损量降低约25%,模具寿命得到明显提升。

突缘叉锻造成形预应力组合模具改进

在突缘叉锻造成形过程中,上模模腔底部容易开裂,导致锻件出毛刺,增加生产风险。利用Deform软件分析了突缘叉锻造成形过程的金属流动规律和模腔开裂原因。结果表明:模腔凸台在冲击载荷下出现应力集中并导致模具断裂失效。通过在模具上添加预应力环以抵消模具所受冲击载荷、降低模具应力,并利用Solid Works软件计算了预应力。优化结果表明:采用组合模具结构时,模具与应力环最大预应力分别为480和420 MPa,均处于安全范围内。模具原始开裂位置应力降低了约950 MPa,生产过程中,模具始开裂前锻件的产量由200件左右提高到2700件左右。

汽车底板热锻模具结构优化

针对汽车底板热锻模具模膛较深并且狭窄,生产过程中锻件冷却快,模具容易发生断裂失效、顶杆磨损、出模困难等问题,利用Deform软件对原始锻模进行数值模拟。分析结果表明,汽车底板外形复杂、模腔深且窄,导致模具应力较大,容易发生断裂;顶杆孔位置不合理,导致顶杆易磨损,锻件顶出困难。通过采用优化模具成形面结构、调整顶杆孔位置及改进工序等方法,使预锻模具应力和终锻模具应力分别降低200和120 MPa。实际生产中,模具寿命由试制时的40件左右提高到现在的3705件以上,同时生产效率得到提高,出模也较容易。

基于响应面法的齿轮轴模具磨损目标参数优化

为提高模具寿命,提出了利用响应面法(RSM)和有限元技术(FEM)相结合,以多目标锻造工艺参数为优化目标的优化方法。以齿轮轴预锻下模磨损量为优化目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶响应面回归分析模型,求得该模型的拟合度为96.57%,并基于响应面目标函数求得最佳工艺参数组合为:始锻温度为1190℃、摩擦系数为0.3以及模具硬度为54 HRC。通过Deform-3D数值模拟对目标参数进行了验证,得到磨损量为2.48×10^-4mm,根据允许最大磨损量0.5 mm,得到模具寿命为2016件,满足期望值2000-100^+200件的生产要求,并基本符合生产验证所得的实际模具寿命2005件。

用钛合金板锻造带球形法兰芯轴型零件新工艺

为了满足节材、环保精密锻造要求,运用最新板锻前沿技术设计并制造带球形法兰芯轴型零件成形工艺,先由板材拉深成半成品毛坯,再由设计的专用模具镦挤成形。确定该类零件的使用范围及其制造中存在的问题。在有限元基础上,采用QForm V8软件完成镦-挤复合工序模拟并给出分析力的规范。给出几何因数及摩擦系数值的研究结果对成形过程中力的参数影响,球半径R和摩擦系数值对挤压力的影响呈明显的规律性,针对所述例子,球半径R=15 mm、摩擦系数μ=0.1时,成形力最小。

钛合金变截面薄壁管流体力学成形工艺

介绍用流体力学成形方法来完成沿轴向的变截面薄壁管成形装置及工艺。研究结果表明:与缩径相比,液体挤压能够增加有限的变形程度至26%;流体力学成形的薄壁管与缩颈和在动芯棒上液体挤压成形的薄壁管相比,由于前者管坯周围均有液体支撑,管内也无需填充液体或填料,驱动力亦采用无冲击压力液体,故其能够扩大各种相对变形厚度S0/D0的管坯的变形程度至33%,流体力学成形薄壁管工艺甚至能够优化相应的σz和p值。在管坯流体力学成形的周期中,变形前的管坯型腔无芯棒或堵头装置,变形后无需从型腔中抽出芯棒或堵头。本例变形程度达到33.3%,劳动生产率达40~50件·h^-1。

带有内法兰零件的冷模锻加工工艺

摩托车柱状转向盘零件和离合器高压轴套零件均是带有内法兰的零件,针对这两种零件现有的机械加工工艺材料消耗大、劳动生产率低的问题,提出采用冷模锻工艺加工管坯来生产摩托车柱状转向盘零件和离合器高压轴套零件的新方法,设计制造了用于标准液压机上的两种零件的冷锻模具,分析了两种零件的成形过程。实验结果证明,采用冷模锻工艺加工管坯生产带有内法兰的摩托车转向盘零件和离合器轴套零件是可行的。与机械加工工艺相比较,冷模锻工艺能够降低材料损耗50%-60%,提高劳动生产率0.5-1倍,并达到节能减排的目的。

钛合金深拉深板材表面处理技术

对钛合金板表面层进行了涂锌处理,该涂锌过程分为两个阶段:首先,在具有高浓度氯化锌的盐溶液中浸蚀;然后,在具有其他氯化锌浓度的盐溶液中涂锌。并研究了涂锌层试样、清除氧化皮试样和无涂锌层试样的钛合金板坯的表面磨损寿命,结果确定镀锌层建立了零件表面和基体间的极大正梯度,改善了摩擦条件,而且在零件表面涂锌层增加不均匀性的方法可以提高涂层与基体间的附着力,从而保证了极限拉深剧烈变形过程的实现。具有涂锌层的试样的极限拉深平均深度比无涂锌层高20%~30%,增加了钛合金板材拉深深度,省去了深拉深件的中间多次退火、清理工序。因此,为自动化连续生产创造了条件,提高了生产效率,优化了生产环境。