冷挤压凹模强度理论计算

一、概述 冷挤压模具承受很高的单位压力,设计时必须对其强度进行计算。按目前国内所发表的资材,在凹模强度计算方面还存在一些问题,有时模具处于过分安全状态,造成不必要的材料和工时消耗;而有时又有开裂的危险。因此,提出了解决冷挤压凹模强度的合理设计问题。 我们在冷挤压实践中,也遇到组合凹模过盈量过大,压装困难;予应力圈强度不足等问题。我们在调查研究的基础上,经过分析,提出了下列计算方法,实际试验证明是可靠的。     

多层压组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计

采用疲劳强度设计理论和最优化设计理论相结合的方式探讨多层压配组合冷挤压凹模的更为合理、有效的设计方法。首先，推出了3层压配组合冷挤压凹模在压配状态和工作状态下凹模各层的应力计算公式，论证了凹模的疲劳强度校核点在凹模各层的内表面上，在此基础上，用Sines法将凹模各层的多向脉冲循环应力等效地转化为单 向循环应力，并建立了3层压配组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计的数学模型，用算例进行了优化设计，获得了令人满意的结果。     

挤压组合凹模的有限元分析

本文运用有限元法对GCr15钢轴承套冷挤压组合凹模的三种典型结构进行了分析计算,给出了轴对称构件由过盈配合产生的预应力的有限元计算格式,获得了与实际情形比较接近的应力分布曲线,从而为有效地解决冷挤压凹模的开裂问题提供了理论依据.     

多层压配组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计

采用疲劳强度设计理论和最优化设计理论相结合的方式探讨多层压配组合冷挤压凹模的更为合理、有效的设计方法 .首先 ,推出了 3层压配组合冷挤压凹模在压配状态和工作状态下凹模各层的应力计算公式 ,论证了凹模的疲劳强度校核点在凹模各层的内表面上 ;在此基础上 ,用 Sines法将凹模各层的多向脉冲循环应力等效地转化为单向循环应力 ,并建立了 3层压配组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计的数学模型 .用算例进行了优化设计 ,获得了令人满意的结果     

载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的优化设计

为提高载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的使用寿命,以组合凹模的齿形腔等效内径、直径比和过盈系数为设计变量,以降低模芯内壁等效应力为优化目标,建立组合凹模结构参数与等效应力的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到组合凹模最佳结构尺寸为:模芯外径D_2=107.485 mm,中圈外径D_3=187.215 mm,外圈外径D_4=274.839 mm,模芯与中圈的单边径向过盈量U_1=0.134 mm,中圈与外圈的单边径向过盈量U_2=0.253 mm,采用优化后的组合凹模进行数值模拟。研究结果表明:在模芯消气带齿槽处等效应力最大,其值为1 870 MPa。优化方法为齿类零件冷挤压成形组合凹模设计提供了定量的确定方法。     

冷挤压单层凹模材料优选

传统模具设计在选材时对于经验依赖性强 ,且具有盲目性 ,不利于实现设计过程的计算机化。本文以传统解析法作为凹模设计的理论基础 ,综合分析了影响凹模强度及总直径比的各个因素 ,进一步研究参数、σsi、pi、α之间的相互关系 ,确定出适合于单层凹模冷挤压的压力范围 ,从而使模具层数预估 ,材料选用 ,以及设计过程更合理     

铝合金反向冷挤压凹模内壁压力研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,利用5种铝合金,研究分析反挤压凹模内壁压力最大值与凸模单位压力之间的关系,并获得两者之间的数学表达式.利用正交实验,分析得到坯料高径比、摩擦状况以及挤压速度等因素对反挤压凹模内壁压力影响较小.最后进行试验验证,结果表明,利用数值模拟与实验这两种手段得到的公式互相吻合.     

组合扁挤压筒预应力计算的有限元混合法

组合扁挤压筒强度分析和优化设计中的关键是合理地确定预应力场,本文利用有限元混合法,处理组合扁挤压筒过盈配合接触问题,成功地解决了组合扁挤压筒预应力场的分析和计算。计算结果表明,过盈配合面上的接触力不是均匀分布的;有限元混合法是一种解决扁挤压筒和异形内孔组合凹模预应力场计算的有效方法。     

冷挤压通孔凹模受力分析与横向开裂

本文应用有限元素法对冷挤压通孔凹模进行计算、比以往采用Lame理论进行计算,不仅精度高,而且能计算凹模轴线方向上的应力分布。作者模拟凹模在各种受力状态下,对整体凹模及预应力组合凹模进行计算,并且对组合凹模在不同挤压阶段以及存在摩擦阻力条件下各种应力分布进行计算。通过分析提出设计预应力通孔凹模应该注意的几个问题。在实际生产中,冷挤压凹模有时发生横向开裂,目前,还没有确切的力学计算说明,作者以有限元素法模拟凹模的各种受力状态,分析并探讨其横向开裂的原因。并模拟目前国内外解决横向开裂的措施进行计算与验证。最后提出防止横向开裂应考虑的几个问题,     

影响反向冷挤压凹模径向压力的因素研究

基于Deform-3D数值模拟软件,通过单因素分析和正交试验方法,研究了各因素对反挤压凹模内壁径向压力的影响规律及程度大小。研究结果表明:以1060铝合金为例,变形程度由16%变化到81%,压力值由48MPa增加到872 MPa;高径比由0.4变化到1.2,其值增加70 MPa;摩擦因数由0.05变化到0.50,其值增加400 MPa;挤压速度对凹模内壁压力的影响很不明显,屈服应力与其的变化关系近似为线性。其中,挤压材料性能对内壁影响最大,高径比的影响最弱。最后,通过对1060铝合金进行物理模拟可知:各测点应变值的物理模拟与数值模拟结果,相对误差最大为13.30%,最小为0.38%。     

花键冷挤压成形过程凹模入口半角优化数值模拟

以花键挤压成形过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件对花键的冷挤压成形过程进行模拟;以金属流动、变形程度、成形载荷和模具磨损等作为花键成形过程中的衡量指标,分别设定15°、20°、22.5°、25°和30°的不同凹模入口半角,模拟分析对花键冷挤压成形过程的影响。模拟结果表明,凹模入口半角为20°时,花键的整体成形质量最好。     

双层组合凹模的设计依据与方法

本文分析了双层组合凹模的实际工作条件及应力分布状态,提出了按“工作过程危险层”进行强度设计的论点,导出了双层组合凹模的允许相对工作内压力系数与它的主要几何参数的关系式。通过计算机辅助设计,给出了双层组合凹模工程设计的参考数据,推荐了双层组合凹模的最优主要几何参数。     

圆柱直齿轮挤压组合凹模的优化设计

文章介绍了利用黄金迭代法对齿形凹模进行优化设计的过程.挤压齿轮的凹模型腔带有齿形,不能直接用厚壁圆筒的计算公式进行优化设计,但是可以利用组合凹模的优化设计公式,先确定凹模内圈、中圈、外圈的内外径尺寸,再与有限元模拟和迭代寻优相结合,以内圈的应力达到材料的许用应力值为目标,调整并优化过盈量,达到优化设计的目的.     

预应力组合连续梁的变形计算

预应力组合连续梁作为一种更合理的结构,它具有更好的弹性、更高的承载能力、减轻钢材重量以及提高抗疲劳和抗裂性能等优点,逐渐受到结构人员的重视.文章通过对两根预应力组合连续梁的实验研究和分析,建立预应力组合连续梁的裂缝宽度计算公式,以及挠度计算方法,并对计算结果与实验结果进行比较,证明这种计算方法是可行的.     

具有轴向力的两层组合凹模优化设计

本文首先按照弹性力学原理导出具有轴向力的厚壁筒应力计算公式,然后,按照模具的承载能力,建立两层组合凹模优化设计数学模型,编制计算机优化程序,最后,对某厂提供的实例作了改进设计。     

预应力路面的荷载应力有限元计算

阐述了预应力路面荷地 力的有限元计算方法,它包括了有限元的模式,一系列力学模模型,新的处理方法,对计算程序的验证。本研究成果可用于预应力路面结构的设计和分析。     

内壁不出现拉应力的组合凹模优化设计方法

以Lame公式为基础,应用极值原理导出了内壁不允许产生切向拉应力,外径d_3固定的两层组合凹模的优化设计方法和步骤。讨论了加强圈材料满足优化设计的强度条件,对比了d_3固定与不固定两种情况的差异,并指出了以往经验设计的不足。     

非平底凹模复合成型中板料成型有限元分析

金属板料与塑料复合成型中采用非平底凹模结构制造复杂轮廓形状的复合零件时,金属板料的轮廓形状受到金属板料成型极限的限制.作者用复合成型试验和弹塑性大变形有限元方法揭示了表面轮廓形状较复杂的结构零件复合成型中金属板料的成型过程.变形板料划分为6个区域凸缘区(Ⅰ区)、模腔入口圆角区(Ⅱ区)、与模底接触区1(Ⅲ区)、模底圆角过渡区(Ⅳ区)、与模底接触区2(Ⅴ区)及Ⅱ区与Ⅴ区之间的自由变形区(Ⅵ区).研究结果表明Ⅰ区与Ⅱ区处于拉伸变形状态,Ⅲ区处于板面内双向伸长变形状态;由于模具轮廓形状的急剧变化以及小圆角半径的影响,Ⅳ区内剪切和弯曲作用强,并形成一个板厚大大减薄的大塑性变形区;当熔体压力超过28 MPa时,板料的变形主要集中在Ⅵ区,并在Ⅵ区与Ⅱ区和Ⅵ区与Ⅴ区交界处形成2个板厚减薄较严重的大塑性变形区.     

黑色金属冷挤压凸模的热处理

随着冷挤压技术的发展,对黑色金属冷挤压凸模的性能提出愈来愈高的要求。本文针对目前国内使用较多的冷挤压凸模材料——W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2高速钢,探讨了控制其原材料质量(碳化物的不均匀性)和采用合理的热处理工艺对冷挤压凸模寿命的影响。并且介绍了气体软氮化工艺在冷挤压模具上的应用,和国内研制的新型冷挤压模具钢65Cr4W3Mo2VNb及6W6Mo5Cr4V的试用情况。 生产实践表明,采用新钢种、制订合理的热处理工艺和采用气体软氮化是提高黑色金属冷挤压凸模寿命的有效途径。     

冷挤压凸模的结构与寿命

本文论述了影响冷挤压凸模寿命的因素,分析凸模的各种破坏状态,而后着重分析凸模结构对寿命的影响。通过应力测试对凸模的应力状态进行分析,凸模的应力特点是交变应力,单位应力高,还存在附加弯曲应力及温度疲劳应力的影响,指出凸模的结构对提高寿命有很大作用。通过力学分析和光弹性力学模型试验,对原凸模结构和改进后的凸模结构进行光弹性模型照片的比较,观察到应力集中的影响,并通过应力集中系数的计算,提出不同单位挤压力时反挤压凸模的最小圆角半径值。为了进一步分析凸模内应力分布状况,用有限单元法对凸模进行计算,求出应力集中值及最危险断面区域,与实际破坏断面完全符合。根据分析提出新型组合凸模的结构,并对几种改进结构作进一步比较。通过工厂生产的比较长期使用,获得较好的效果。最后从生产实践总结组合凸模具有的优点。