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轻卡转向节成形工艺设计和优化论文.pdf 65页
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重庆大学硕士学位论文
转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行
驶方向，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽
车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高
近十年来，我国高速公路的快速发展以及西部开发等基础建设因素的影响，
轻型卡车的需求量大幅增长，广泛应用于快速物流行业。从2002 年开始，广义轻
卡已经连续7 年呈现两位数的增长，2008 年轻卡产销量双双达到 124 万辆左右，
增长率为 12%左右，2009 年轻卡产销量为 135 万辆，增长率为 11.5%。轻卡产销
量的持续增长，导致轻卡转向节的需求量持续增长。
国内厂家一般采用锤上模锻工艺进行轻卡转向节的生产，锤上模锻工艺流程
为：下料——加热——1t
自由锻锤制坯（拔长杆部、成形镦粗）——加热——3t
型锻锤预、终锻成形。而该工艺采用室式天然气炉加热，自由锻制坯，需要经过
两次加热才能成形，生产效率低、消耗较大，工人劳动强度大，技术要求高，材
料利用率低，且生产出来的锻件精度差，质量不稳定。
本文针对轻卡转向节现有锤上模锻工艺存在诸多不足的问题，提出主要在热
模锻压力机上生产轻卡转向节的成形工艺：下料——加热——拔长杆部（空气锤）
——劈挤制坯（热模锻压力机）——预锻——终锻。对拔长、劈挤、预锻、终锻
模具进行设计，在UG 中建立三维模型，在DEFORM 中对成形过程进行了有限元
数值模拟。并根据有限元数值模拟结果对成形工艺进行优化改进： （1）增高劈挤
上模的劈料台高度，以改善劈挤时的分料效果；（2 ）降低预锻下模的劈料台高度，
以解决预锻时锻件摆放不平稳的问题。对成形工艺进行改进后，终锻件杆部上还
是出现折叠缺陷，且预锻件上出现了较厚的连皮，得到的锻件仍然不合格。
针对上述问题，对劈挤模具进行了重新设计，从设计上避免上述问题的出现，
通过数值模拟得到了基本合格的锻件，但仍有些不足，预锻时法兰盘部位出现刮
料现象，终锻件的飞边分布不均匀。将劈挤下模过渡圆角抬高，改善了刮料现象。
从坯料的拔料规格和劈挤上模劈料台高度两个方向来改善终锻件飞边不均匀的问
题，最终确定了合理的坯料拔料规格和劈挤上模劈料台高度。在热模锻压力机上
的成形工艺节约了能源，生产效率得到提高，工人劳动强度降低，材料利用率也
有显著提高，平均每个锻件节约1.2kg 材料，可以大大降低生产成本，提升市场竞
关键词：轻卡转向节，有限元数值模拟，模锻，工艺优化，DEFORM
重庆大学硕士学位论文
automobile
make driving stable and sensitive transfer direction. Its function is to withstand the load
of the front of vehicle, supporting and driving the front wheels turn the
car around the
high strength.
development
infrastructure
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中国机械工程学会塑性工程分会主办的“第十一届全国塑性工程学术年会暨第二届亚洲微米纳米技术研讨会”于日-27日,在湖南省长沙市隆重召开。
楔横轧技术作为一种新型先进生产工艺,其在金属加工工业中的应用使得优质高效低消耗地生产精密锻件及其它塑性成形产品成为可能。本文对板式和辊式楔横轧工艺的优缺点及其应用领域进行了系统地阐述,结合楔横轧在白俄罗斯的发展和应用情况,详细介绍了板式楔横轧设备及模具特点,指出板式楔横轧工艺在提高材料利用率上有着更大的潜力。
玻璃防护润滑剂是降低锻压过程中锻件与模具的摩擦、防止锻件表面氧化和合金元素贫化、同时隔离锻件与模具之间热传导的独特工艺材料。本文采用复合玻璃的设计思想,研制出了在850～1180℃温度范围内不锈钢锻造用玻璃防护润滑剂。采用试烧法研究了复合玻璃润滑剂随温度的变化规律;根据不锈钢材料锻造加热条件,测试了玻璃润滑剂在金属坯料表面的防护性能,并对复合玻璃润滑在不锈钢锻造变形时的润滑机理进行了分析。
以圆柱体大头位于中段和端部两种常见直长轴类模锻件为研究对象,运用数值模拟和物理实验相结合的方法,探讨了不经制坯直接终锻时坯料尺寸与填充效果的关系。结果表明：坯料截面积与锻件最大截面积之比F0/F1达到一定值时,按传统文献规定需要压肩的某些锻件,可直接终锻（材料利用率70%以上）。卧锻较立锻易填充,中段大头较端部大头易填充。同时,验证了填充效果与变形速度有很大关系,实验结果为小尺寸模锻件工艺设计提供了参考价值。
介绍了采用无缝钢管热镦挤法兰突缘的工艺设计。分析论述了无缝钢管毛坯的材料选择、加热方式、热镦挤润滑方法、模具材料选择以及热处理与失稳折叠的预防等方面的研究及应用。实验证明,无缝钢管采用局部加热,用胶体水剂石墨乳润滑后多次镦挤,形成法兰突缘是一种切实可行的工艺。
《锻压技术》编辑委员会会议于日在湖南省长沙市召开。《锻压技术》编委及编辑部工作人员共计51人参加了此次会议。会议由《锻压技术》主办单位领导北京机电研究所副所长、中国机械工程学会塑性工程分会副理事长谢谈研究员和《锻压技术》主编陆辛研究员共同主持。
由中国机械工程学会塑性工程分会主办的“第十一届全国塑性工程学术年会暨第二届亚洲微米纳米技术研讨会”于日～27日,在湖南省长沙市隆重召开。
中国机械工程学会塑性工程分会将于2010年组团参加在日本召开的“第十三届金属成型国际会议”会议,征文通知原件可查看我会网址：www.sxgcxh.org
中国机械工程学会塑性工程学会将于2010年5月召开“第四届全国塑性工程学会会员和青年学术交流会”。会议将邀请资深专家做主旨报告、青年科技专家做主题演讲。
“第11届亚洲精密锻造学术交流会（ASPF2010）”将于日至27日在日本京都召开。ASPF2010除了主旨报告之外,还将邀请来自中国、韩国、中国台北、印度及日本的塑性工程领域的研究人员作相关报告,会后将组织与会代表参观京都周围的精密锻造工厂。
由中国模具工业协会和上海市国际展览有限公司联合主办的“中国国际模具技术和设备展览会”每逢双年在上海举办，迄今已有24年的历史。随着展会规模和影响力不断扩大，其权威性和专业性得到业内公认，已经成为海内外知名的专业展览之一。2008年5月举办的第十二届中国国际模具展展出面积达到7万平米，参展企业达到1，400余家，专业观众突破100，000人次。
日，由浙江省机械工程学会塑性工程与模具分会主办，浙江水利水电专科学校和浙江科技学院承办的“第七届华东六省一市塑性工程与模具（锻压）学术年会”在浙江水利水电专科学校隆重开幕。来自上海交通大学、山东大学、机械工业第一设计院、合肥汽车锻件有限公司、宁波远东制模有限公司等华东六省一市的高等院校或企业事业单位的代表近百人参加了会议。
上海国际机床展作为装备制造业母机行业的展览会，历经多年精心打造，出展规模逐年增加，平台功能日渐丰富和完善。EASTP02010突破“短期展示会”的传统模式，建立了融常年展示、巡回展示、互动式交流平台、实效性产销平台、产学研用平台及现场演示等平台为一体的综合性展览展示和贸易舞台。
现代感应加热行业需要大功率、高功率密度、连续大批量和环保的感应加热设备，这对感应设备制造商提出了新的挑战。各个感应加热设备制造商在这方面作了大量的研究和实践，从线圈和电容器的联接方式看，有串联逆变和并联逆变两种电路。从对两种逆变电路的分析，可以使用户正确选用中频感应电源。
奥地利工具与成型研究所诚挚邀请您前往奥地利参加2010IDDRG盛会。会议将于日至6月2日在奥地利东南部的格拉茨大学举办。
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泰州职业技术学院承担的2007年泰州市科技发展计划项目“中、重型汽车用钢质同步环精锻成形技术研究（项目编号为TG0712）”于日经市科技和财政有关部门进行了验收检查。
电动螺旋压力机问世于19世纪40年代德国，被称为一种重大的技术突破设备，足螺旋压力机发展史上的一次飞跃。目前，德国万家顿（MuLLE WEINGARTEN）、拉斯科（LASCO）等公司，采用变频技术使其达到一定批量的生产。我国在1986年由青锻公司和山东工业大学联合研制成功1600kN电机直驱式电动螺旋压力机，
根据楔横轧工艺的特点,推导了二辊楔横轧轧齐过程中螺旋斜锥体大端半径随轧件转角变化的旋转公式。提出了一种计算螺旋斜锥体体积的新算法,获得了轧齐过程中各阶段的体积公式。依据体积平衡原理得到了二辊楔横轧直角台阶的轧齐曲线,其表达式具有形式简洁、方便实际应用的特点。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对各种断面收缩率条件下的轧齐过程进行了模拟,取得了良好的结果,同时验证了曲线方程的正确性。
螺旋锥齿轮形状复杂,齿线长而弯曲,不易通过常规方法加工。摆辗作为一种新的塑性成形螺旋锥齿轮的方法,克服了精密模锻成形力过大的困难。基于有限元的方法,本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究,分析了成形各阶段的变形与载荷特性;针对摆辗最后阶段飞边面积较大、载荷过大的特点,提出了摆辗摆头改进的方法,减少了飞边面积,从而使得成形力减少了1/3;通过铅试件成形验证了摆辗螺旋锥齿轮成形过程,说明了摆辗螺旋锥齿轮是可行的。
针对目前内齿轮主要靠机械加工成形,齿件强度不足、材料利用率低和加工成本高等问题,提出采用冷挤压技术成形非贯通内齿轮的工艺方案。根据初始坯料形状将工艺方案分为两种,即实心坯料冷挤压和带中心孔坯料冷挤压,指出各自的加工工序,并提出齿形凸模设计的具体要求;通过数值模拟方法,从成形载荷、有效齿高、齿件精度及模具强度等方面对两种挤压工艺方案进行系统研究,得到这两种工艺方案各自的适用条件。研究结果对实际生产有一定的指导作用。
应用Deform-3D有限元软件进行了不锈钢筒形件错距旋压成形过程模拟,揭示了错距旋压筒形件缺陷产生的原因。分析了不同工艺参数下隆起、扩径缺陷的大小、分布及变化规律;结合实验研究,验证了模拟结果的准确性。当旋轮工作角为25°～30°、进给比为0.8mm·r-1、减薄率为30%时,等效应力较小且分布均匀,隆起高度和内径胀径量较小,旋压成形过程处于较好的稳定状态。研究结果能较好地优化工艺和指导实践生产。
为了掌握高精度镁合金管材的生产工艺,通过对铸锭的均匀化处理,借助500t挤压机、拉伸试验机、金相显微镜和透射电镜（TEM）对AZ31镁合金管材的等温挤压过程进行了研究,试制了AZ31镁合金挤压薄壁管材,获得了尺寸精度高、粗糙度小和壁厚差小的管材;分析了不同挤压条件下的AZ31镁合金管材的尺寸精度、组织、力学性能。研究结果表明：在挤压温度为623±20K挤出管材经523K×3h退火时其性能较好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为270MPa,175MPa和23.1%。
针对存在的低塑性和高厚度零件难以精冲成形问题,提出了闭挤式精冲的概念和工艺方法,并阐述了该工艺的过程、原理和特点;设计了该闭挤式精冲工艺实验模具并用该工艺在低塑性材料YL12上精冲出了Φ15mm、高13mm的高尺寸精度和低粗糙度的圆柱形零件。最后分析了变形区材料的流动规律和产品品质与坯料的关系。结果表明：精冲件外表面的光亮带大小随外环填充率增大而增大;内表面比外表面容易形成100%光亮带;试件表面的光亮带大小还与坯料厚度和模具主、副凹模凹坑深度的匹配有较大关系。
基于ANSYS/LS-DYNA非线性显式有限元软件,以60kg.m-1重轨为研究对象,采用三维弹塑性热力耦合的有限元方法模拟了重轨在万能轧机组中的变形过程,有效的解决了轧制咬入难、网格畸变量大等难题。分析了典型道次的应力、应变分布和轧制力的变化情况,结果表明：刚咬入时轧件所受的纵向压力和横向压力均为压应力,应变与塑性变形的程度有关,轧制力与速度呈负相关关系。
焊缝附近区域的开裂是拼焊板零件冲压成形主要质量问题之一,这种现象是由于母板变形的不均匀性导致弱板过大变形,零件结构形状、模具、冲压工艺参数的不合理都可能增加拼焊板变形不均匀的趋势。以某车型拼焊板门内板为研究对象,分析了在其冲压成形过程中可能导致开裂的因素,建立了能够真实反应成形状况的有限元模型。通过数值模拟分析了实际生产过程中可以操作的因素对成形危险区开裂的影响规律,为生产中开裂问题的处理提供了参考：在模具设计阶段应充分考虑局部特征的影响;在调模与制造阶段可以通过设置合理的凹模圆角与拉延筋获得较好的成形零件;此外,拼焊板坯料的形状及初始摆位与成形质量也密切相关。
基于BT壳单元和有限元增量理论开发了板料对向液压成形模拟算法,对液体压强所施加的区域进行判定,并对该区域液压力进行计算。将算法集成到自主开发的冲压成形模拟软件FASTAMP中,适用于复杂汽车覆盖件的对向液压成形。以实际生产的汽车覆盖件卡车顶盖为例,采用实际液压加载曲线进行成形分析。针对成形中的折叠和破裂缺陷,对该加载曲线进行优化,工件的成形质量得到提高。模拟结果与实验结果基本相符验证了对向液压成形模拟算法的准确性和实用性。
后盖外板上部型面复杂,局部特征多,冲压工艺采用6道工序完成,试模过程中第5道工序的工件严重起皱,影响表面质量及焊接工艺性。经过分析,发现该缺陷主要是由不合理的整形工艺造成的,为此,对整形斜楔进行了改进,增加了一块小压料板,在整形面上添加吸料槽,并重新设计了整形块的结构。经过改进,基本消除了起皱,零件质量得到了显著提高。
研究了一种冲压毛坯设计的方法——基于神经网络模型的坯料优化设计技术,即利用神经网络反映映射关系,实现对同一类型零件坯料的快速预测。文章阐述了该方法的设计原理、流程,解释了径向基函数神经网络、坯料形状转化成神经网络的输出参数、训练样本采用修正坯料来提高设计精度等关键技术。实际生产表明,一旦神经网络训练成功,可快捷得到合理的坯料设计结果,具有很大的经济效益。
由于镀铝钢板的表面镀层为含硅量5%～11%的Al-Fe-Si系金属间化合物,且表面有一层极薄的Al2O3表面钝化层,故其具有优异的耐热性、热反射性及耐腐蚀性,常用其制作隔热汽车零部件。但当其厚度小于0.5mm且镀层厚大于20μm时,会因镀层厚度比例的增加而降低其冲压成形性能,从而引起冲压件严重起皱及局部破裂。针对这一问题,本文选择轿车消声器隔热罩国产化作为研究对象,对其冲压成形过程进行了模拟仿真,分析并预测了产生冲压质量缺陷的原因,并对影响冲压质量的主要参数进行了优化。模拟结果表明,经过参数优化后,有效的抑制了冲压缺陷和提高产品质量。
在汽车覆盖件拉深成形中,拉延筋可以在较大范围内调节和控制板料的变形程度和变形分布,抑制多种成形质量问题的产生。其中,拉延筋几何参数起着重要的作用。本文以矩形拉延筋为例,建立了拉延筋约束阻力计算有限元模型,对拉延筋几何参数与约束阻力之间的关系进行分析研究。结果表明：拉延筋约束阻力与凹槽圆角半径和凸筋圆角半径成反比,与筋高成正比。结合某轿车B柱加强板实例,通过优化其拉延筋结构参数,得到当1号等效拉延筋高8mm、凸筋和凹槽圆弧半径32号等效拉延筋高4mm、凸筋和凹槽圆弧半径6mm时,该制件成形质量达到最佳。
在单点渐进成形中,成形零件的厚度满足正弦定律,成形极限用最大成形角表示。本文设计了测定板料最大成形角的试验装置并通过两组试验来测定LY12M的最大成形角。首先用曲线斜率为变量的旋转类零件初步确定最大成形角范围,然后再用曲线斜率为定值的旋转类零件确定真实最大成形角。经测定,铝板LY12M的真实最大成形角为65°。该方法用来测定板料的最大成形角是简单、可行的。
分析了暖风机除霜接口零件的冲压生产工艺,在生产技术准备工作中用倒推法对工艺顺序进行了合理编排,对各工序的形状和尺寸进行了分析和计算,对宽凸缘零件拉深进行了详细计算;各工序间的坯料尺寸计算较为关键,它对其后工序的形状会产生较大影响;修边工序的准确轮廓尺寸可通过试验获得,以保证最终产品口部平直的要求;在成形锥度形状时,从模具结构上尽量保证制件坯料处于径向、切向受拉厚度方向受压的应力状态。本零件结构独特,工艺方案复杂,工序较长,对同类型产品工艺制定具有借鉴作用和参考价值。
利用光学显微镜、扫描电镜以及电子探针,研究了Ti-IF钢在铁素体区轧制时不同的轧制温度、压下量以及润滑条件对钢板的组织结构以及析出物析出方式的影响。结果表明,轧制温度的降低和变形量的增加,都会导致形核率增大,晶粒尺寸减小,并且使晶体结构中{111}取向加强。润滑条件主要影响试样的表面晶粒尺寸,润滑条件越好,表面晶粒尺寸越接近于中心晶粒尺寸。析出物多以单独析出为主,Ti（C,N）-Al2O3由外延生长机制复合而成。
分析了汽车覆盖件圆弧曲面不光顺发生区域的几何特征,指出内凹型翻边是缺陷产生的原因。提取了内凹翻边的几何模型并利用板料成形仿真软件ETA/Dynaform对翻边成形过程进行仿真,结果表明,翻边时圆弧过渡区受周向的剪应力,这个剪应力是圆弧不光顺产生的诱因。通过改变翻边几何参数和工艺参数得到了这些因素对圆弧不光顺的影响规律,结果表明：随着动模圆角半径和翻边高度的增大,圆弧不光顺有加重的趋势;减小定模圆角半径、动定模间隙、翻边轮廓圆弧半径和摩擦系数可以改善圆弧不光顺。
分析锁片冲裁、成形、弯曲等冲压工艺,进行模具总体结构设计。选择合理的排样方案。采用斜锲结构来调整弯曲模的位置,方便模具调试和凹模刃口的修磨。采用导柱导向的弹压卸料板,保证模具冲压精度。实践证明：该模具结构合理,加工质量好,生产效率高,对此类零件的级进模设计有重要参考价值。
以承载盘拉深级进模为例,设计了拉深件级进模3种载体结构,无切口结构、切废料结构和切缝结构,采用有限元分析软件dynaform对这3种载体设计进行了成形性模拟分析,并获得各工步的步距值和载体变形情况。模拟结果显示：切缝结构载体对条料的送进步距影响小,载体变形小,送进精度高,能提高拉深件的质量和模具的生产效率。
汽车的机油滤清器是保障汽车发动机可靠工作、延长发动机使用寿命的重要部件。机油滤清器壳体是典型的深筒形拉深件,通常需要多道次拉深成形。本文介绍了筒形件正反拉深复合成形的特点,提出了机油滤清器壳体的正反拉深复合一次成形工艺,设计了机油滤清器壳体的落料、正反拉深一次复合成形模具,并用于生产实际。达到了优质高产和节能降耗的目的。
通过具体的实例,不仅阐述了使用激光强化技术解决拉深模具压边圈拉伤问题,而且通过模具材料及热处理的选择,进行激光强化处理,改变模具压边圈传统的制造工艺,并对模具的加工手段、方法、材料的选用等方面进行深入的探讨和研究。本文还阐述了激光强化处理的性能特点。模具采用激光强化技术后在使用寿命、降低废品率方面都有明显效果,数套模具验证结论显示了激光强化技术在模具应用的广泛前景。
钣制旋压带轮以其重量轻、生产效率高、节能、节材及动平衡性好等优点,在众多领域逐步取代以铸、锻等传统方法加工的带轮,得到广泛应用。本文深入分析了多楔带轮旋压成形特点,将其变形过程划分为增厚及旋齿两个变形阶段;基于增厚成形过程的重要性,采用有限元分析软件MSC.Marc对该过程预成形、腰鼓成形及增厚成形3个工步进行了数值模拟。结果表明,预成形时最大径向拉应变出现在缩径区,该区易产生成形缺陷;腰鼓成形以胀形为主要变形方式;增厚成形时径向应变以正应变为主、轴向及切向应变以负应变为主,体现为径向压缩、侧壁增厚的成形效果。在数值模拟结果的基础上,进行了工艺试验验证,结果吻合良好,验证了数值模拟分析的有效性。
介绍了2000t锻造液压机的液压系统原理的设计与分析,液压系统的方向阀和卸荷阀分别采用比例节流插装阀和比例溢流阀,电子放大器控制输入比例电磁铁的电流大小,控制阀口的大小和工作液流的方向。通过调整斜坡电位器电流上升和下降的时间,控制比例阀换向、卸荷的速度和卸荷压力的切换过渡时间,利用液压-电气结合的优势功能,使机器运行平稳、快速。
开发了具有热模锻和等温锻功能的63MN锻造液压机的控制系统。下位机采用西门子S7-300与trio控制器相结合的方案,由trio控制器实现微速及同步调平控制的核心算法,西门子PLC完成工作台、电液操作、动力系统、润滑系统以及安全系统的控制,上位机采用WinCC编程实现设备运行状态、参数设置、故障监控等功能。运行实践表明,该系统等温锻工作速度控制在0.02～0.5mm·s-1,热模锻工作速度控制在0.50～10mm·s-1,调平精度小于0.05mm·m-1。
转矩的快速响应和稳定输出是电动螺旋压力机稳定运行的关键。本文介绍了齿轮传动的电动螺旋压力机工作原理,讨论了永磁交流同步电机矢量控制技术的基本原理,提出了大功率永磁交流同步电机驱动的电动螺旋压力机交流伺服系统控制方案。通过实验,显示了其在转矩控制方面的优越性能,并有效控制了电机的启动电流和温升,实现了电动螺旋压力机的长期稳定运行。所研究的成果已应用于实践。
根据曲柄连杆压力机工艺要求和伺服电机控制的原理,提出基于现场总线的ARM控制系统并对控制系统的软硬件及其组成进行了分析和研究。由于采用低成本、高性能32位的ARM控制器,系统可根据压力加工控制的要求,重新架构控制系统并由CAN总线实现通讯和并行控制,其中每个子功能模块都具有独立的控制和通讯功能,易于组态复杂控制系统。
有限元动力显式算法中,初始坯料网格应具有良好的单元形态和尽可能大的最小单元尺寸,否则会严重影响求解计算的精度和速度,而传统二维平面有限元网格剖分算法无法满足动力显式算法对初始坯料网格的特殊要求。本文针对传统剖分算法的不足,提出了基于边界裁剪思想的初始坯料网格生成算法,可以有效保证网格良好的单元形态和最小单元边长要求,不合格单元较传统剖分算法减少40%以上。该算法具有实施简单、计算效率高等特点,并已成功应用于Fastamp软件的冲压成形全工序模拟模块中,取得了良好的应用效果。
以50CrVA弹簧钢带为原材料,采用冲孔落料复合工艺及浅拉深工艺制造了汽车喇叭膜片。应用有限元模拟程序ANSYS/LS-DYNA将显式和隐式算法相结合,对汽车喇叭膜片的拉深成形和回弹进行了模拟。结果表明：膜片的顶部平面处回弹最小,平面法兰处的回弹最大;锥面处的回弹随着距约束点距离的增大而逐渐增大。而且,回弹值随着膜片厚度的增加而减小。因此,可根据此结果对成形模尺寸进行回弹补偿,制出尺寸精确的膜片,以满足实际生产的需要。
应用Python环境下Abaqus二次开发的自动化技术,试图解决多道次旋压成形筒形件的有限元模型自动生成这个问题。通过有限元模型的参数化设计,确定了这些参数的编程方式及其有限元模拟分析的应用程序。以Ti-50A筒形件为算例,实现了多道次旋压成形的有限元模型参数化。包括建模、确定材料参数、截面属性、加载条件、确定接触、计算及其后处理直至生成完整的数据报表。
利用有限元仿真分析方法对管材弯曲成形过程进行数值模拟,指出了弯曲过程中开裂、起皱、截面畸变等缺陷,分析了弯曲区域内管材壁厚变化规律。在此基础上进行工艺试验,并对试验后管材壁厚进行分析。试验结果与仿真分析结果吻合良好,两者均表明,弯曲过程中,弯角外侧管壁壁厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增加,最大减薄和最大增厚均处于弯角中间部位。管材弯曲过程中,弯角外侧平均壁厚应变εt随着相对弯曲半径R/t0的增大而减小;当R/t0过小时,管壁外侧会过渡减薄,甚至破裂。
百万千瓦核反应堆中汽轮机低压转子锻件是目前世界上所需制造的最大锻件,需采用600t级钢锭直接锻造成形。根据成形特点和需要,采用物理模拟的方法,研究了FM法锻造成形工艺,建议采用砧宽比为0.6左右,压下率为15%。FM法压下时试件表面存在产生裂纹的倾向,合理选择凸型砧角度可减弱表面裂纹的产生,角度选择8°左右效果较好。研究了拔长时坯料形状及多工序连砧拔长的影响作用,为最终生产工艺的制定提供理论指导。
锻模模膛的充填能力是锻模设计的关键,它直接影响锻件的质量及锻模的质量与寿命。本文针对锻模模膛充填困难的特点,以2A12铝合金为研究对象,以棒料模锻后的充填高度为控制目标,采用有限元数值模拟试验,模拟了模锻过程,分析坯料的变形行为,讨论了变形过程中坯料的温度变化情况、整体应力的分布和变化情况。
提出了一种任意形状截面线的回弹计算理论方法。对任意形状的截面线,根据曲率把截面线分为多个小段;每个小段近似为圆弧,按常规计算回弹的理论方法计算各段的回弹;固定截面上某一点,把回弹后的各小段装配起来,求出整个截面线上的回弹。对某汽车B柱零件上5个截面线上的回弹进行了分析,说明了该方法的可行性。采用该方法,解释了截面上出现负回弹的情况和高强度钢零件扭曲机理。
探讨自行车飞壳内棘齿的冷挤压成形问题。采用正交试验设计方法和有限元数值模拟软件Deform-3D对内棘齿的冷挤压成形工艺方案进行了设计和模拟,确定飞壳内棘齿成形的冷挤压工艺方案。得到的内棘齿齿部成形饱满,齿的端部塌角较小,满足挤压件的精度要求。获得了内棘齿冷挤压成形过程中的应力应变分布规律、金属流动规律和载荷-行程曲线,为工艺参数的选择和模具设计提供了详细的技术信息。
采用三维有限元数值模拟方法,研究了模数、齿数、螺旋角、压力角等主要结构参数对弧齿锥齿轮精锻成形过程的影响。结果表明,在齿轮其他结构参数不变的情况下,成形载荷及齿根等效应力随模数、齿数的增加而增加,而螺旋角和压力角的变化对成形载荷及齿根等效应力的影响较小。模拟结果可为弧齿锥齿轮精密成形工艺和模具设计提供依据。
[专题报道]
[综述](瓦列里·雅科夫列维奇·休金 格拉日娜·瓦列里耶夫娜·科热夫尼娃)
(强朝晖 王晓 张莉 刘东霞)
[特种成形](胡发国 王宝雨 胡正寰)
(李亚敏 王华君 汪学阳 朱春东)
(邓明 张会杰 吕琳 王正立)
[板料成形]
(刘罡 程迎潮 江谷明 武朋飞)
(张燕琴 李龙根)
(姜虎森 李先珍)
(姬裕江 姚燕 朱跃峰)
[模具](戴茂良)
(宋建勇 王雷刚)
[理论探讨]
(冯仪 黄树槐 李军超 熊晓红)
(叶春生 侯文杰 张军伟 莫健华 樊自田)
[计算机应用](杜亭 谢邵辉 章志兵 柳玉起)
(李健 杨坤)
(苏海波 蒋浩民 陈新平 陈庆欣 刁可山 杨兵)
(王少鹏 马庆贤 刘鑫)
主管单位：中国机械工业联合会
主办单位：北京机电研究所 中国机械工程学会塑性工程学会
主　　编：陆辛
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