华中理工大学科技新成果——圆锥自锁式垂直可分凹模装置

汽车传动轴及其他传动轴上的滑动叉和万向节叉属于典型的叉类零件,目前国内外普遍采用开式模锻和胎模锻生产.采用开式模锻工艺生产时,其模锻工序一般为压扁制坯、预锻劈叉、终锻成形,然后切边;采用胎模锻工艺生产时,其典型的工艺流程是一火劈叉,二火打平、弯U形、整形,三火成形,然后切边.前者,飞边金属消耗占锻件自重的30%～35%;后者,加热火次多,坯料氧化烧损大,工序多,周期长,次废品率高.此外,两种方法都锻不出杆部的盲孔,且加工余量大,公差大,表面质量差.     

斗齿模锻过程优化设计方法研究

为提高模锻成形过程设计的计算效率,提出了一种基于正交设计和数值模拟相结合的优化设计方法,该方法将优化过程与有限元模拟相分离.将其应用于斗齿锻件模锻优化设计,优化了锻造过程的外形参数和工艺参数,获得了良好的效果.同时,该方法对其它模锻件成形过程的优化设计也具有指导意义.     

直齿锥齿轮锻件切边模齿廓曲线拟合

根据直齿锥齿轮精锻件切边模刃口理论齿廓曲线的参数方程 ,对切边模齿形曲线进行了圆弧拟合并推导出了拟合误差计算公式 ,并通过对BJ130行星齿轮精锻件切边模齿形的拟合 ,证明了此方法具有极高的拟合精度。本文提出的拟合法可以推广到其它锥齿轮和圆柱齿轮精锻件切边模的设计和制造中 ,结合CAD/CAM技术可以实现切边模的线切割加工     

基于仿真技术的推力锥锻造工艺开发

以推力锥锻造成形工艺开发为目的,分析了推力锥产品锻造工艺的可行性,提出了2种锻造工艺方案,利用金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D,对2种工艺的推力锥锻造成形过程进行了仿真.通过工艺优化,提出了精备料、准定位、快成形的推力锥锻造成形新工艺,即锯切下料、空气锤上镦粗及预锻、摩擦压力上机终锻的推力锥锻造工艺.通过生产试制及产品检测,获得了壁厚差在1.5mm以内、摩擦面的平面度低于0.7mm、无需后续机械加工的推力锥锻件.     

前轴成型辊锻工艺及三维有限元模拟

分析了前轴成型辊锻与模锻复合成形工艺的优点和工艺路线,采用刚粘塑性有限元方法对其成型辊锻过程进行了模拟,获得了辊锻成形流动过程和力能曲线,揭示了成型辊锻金属流动规律以及模腔设计和成形载荷之间的联系．通过成型辊锻各道次成形力与扭矩数值的比较,表明变形抗力是按辊锻顺序逐道增加的,对此进行了解释．将模拟锻件和实验锻件进行了对比,显示了金属流动的一致性和有限元模拟结果的正确性．实践证明,采用有限元技术研究前轴成型辊锻工艺,能减少工艺设计和工艺调试时间30％以上,有利于快速市场响应．     

封严皮碗骨架成形模具设计与应用

封严皮碗骨架形状复杂,成形困难.通过工艺分析,给出了骨架变形工序中压形模具的设计思想、结构、工作过程及主要零件的设计要点.提出各主要工序成形技术难点及解决措施.完成了压形模的设计、制造和应用,达到产品设计和使用要求.     

节套体多向精锻工艺的模拟分析及实验研究

在详细分析节套体零件结构特点的基础上,设计出结构合理的锻件,制定了节套体多向精锻工艺方案,根据分流锻造技术的原理设计了分流腔,以降低其成形力;采用有限元模拟软件Deform 3D对节套体锻件成形过程进行了模拟分析,得到了锻件的成形规律,并验证了分流腔的作用;使用室温下的Pb代替高温下的30CrNi3A合金结构钢进行了工艺实验,得到合格的锻件试样,从而验证了节套体多向精锻工艺的可行性和正确性.     

某重型卡车前轴成形辊锻工艺设计与优化

针对某牌号重型卡车前轴锻件成形辊锻、模锻工艺调试中遇到的典型缺陷——工字梁充填不满开展研究,基于前期某锻造公司大量的生产调试数据和有限元分析软件,建立了前轴成形辊锻、模锻有限元分析模型;在此基础上,研究了工字梁充填不饱满缺陷的产生机理,重点分析了第3道次模具工字梁型腔部位的3个关键参数宽度B3、圆角R3、斜度A3对成形质量的影响规律,重新设计了前3道次辊锻模具工字梁部位孔型和尺寸,并完成了辊锻模具制造。生产结果表明,工字梁部位充填饱满,产品尺寸合格。基于数值模拟的设计方法有效增加了模具设计的准确程度,减少了模具修改次数,缩短了调试周期,保证了最终产品的质量。     

基于最小损伤值的齿轮毛坯锻造成形过程工艺参数优化设计

介绍了材料损伤的基本原理以及Cockroft-Latham损伤模型,提出了一种基于简约下降梯度法的锻造成形工艺优化方法．设计过程中,采用有限元分析技术与优化技术相结合的方法优化变形工艺参数,使得工件内部损伤值最小．用锻件（除去飞边部分）所有单元的最大损伤值为衡量锻件变形损伤的指标,以零件毛坯的初始高径比为设计变量,建立了优化设计的数学模型．应用该方法对齿轮毛坯非等温热锻成形工艺参数进行优化,取得了良好的效果．     

重型燃机叶片锻造过程数值模拟与工艺优化

高温锻造过程中,坯料内的温度场、应变场等热力参数对锻件内的裂纹损伤和微观组织有重要影响. 利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的锻造过程进行了有限元数值模拟,得到了锻造过程中锻件内温度场、应变场以及锻造载荷随时间的变化规律,并在此基础上结合裂纹损伤和修复机制以及再结晶组织演化规律,提出了一种优化的锻造工艺方案. 即在终锻尺寸上公差基础上欠压4 mm进行预锻,预锻温度1 160 ℃,终锻温度1 120 ℃. 实际锻造工艺试验验证了工艺方案的可行性,为该工艺的工程应用奠定了科学基础.     

自由锻-胎模锻联合锻造5t加长直柄吊钩的工艺研究

在某企业现有生产条件下,锻造5 t加长直柄吊钩时,采取对钩体部分进行自由锻拔长、弯曲制坯,胎模锻终锻成形;对柄部采取摔模拔长成形的联合锻造工艺,并根据工序间的衔接关系合理设计工序间尺寸,解决了过长的柄部给锻造过程带来的困难与不便,获得了机械性能和几何尺寸符合国标要求的产品。     

铝合金环形座锻件等温精密成形工艺研究

为选择合适的铝合金环形座锻件等温精密成形工艺,防止各种缺陷的发生,并使其获得合格的力学性能和抗应力腐蚀性能,采用有限元方法模拟了环形座锻件的成形过程。分析了成形时的金属流动规律,并通过预锻制坯和三次模锻工艺形成了外形完美、性能合格的高质量铝合金环形座锻件。结果表明,环形座外环壁表面处易受剧烈剪切变形而产生粗晶缺陷,因此应适当减小该处的坯料体积。坯料设计时应精确计算体积,避免多余金属过多引起终锻后期的大量金属外排,从而防止外环壁折叠缺陷的产生。通过采用多次模锻的方法在每次模锻后去除多余飞边和连皮,既可以减小下一阶段模锻成形过程中飞边桥部的阻力,降低模压力,又可以防止终锻时大量金属外排造成的折叠缺陷。     

高压三通多向模锻水平冲头翘曲成因分析

介绍了采用多向模锻锻制动力工业和石化工业用高压三通的工艺过程，通过FEM模拟总结出高压三通的基本成形规律，并揭示了高压三通多向模锻过程中水平冲头向上翘曲现象及其产生原因，为类似锻件的多向模锻工艺的设计提供了有益的借鉴。     

30MN双柱下拉式快锻机组简介及摔圆模模架设计与应用

大型轴类锻件是重型设备中的关键部件,其中锻造液压机、全液压操作机等锻造设备经计算机控制后组成的锻造系统以及应用合理的自由锻造工艺为获得性能优良的锻件毛坯提供了保证,在此对30MN双柱下拉式快锻机组作了简介。合理使用摔圆模对锻件精整,有益于提高大型轴类锻件的表面质量、降低大型轴类锻件的机械加工量。当锻造车间轴类产品发生改变时,只制造上模和下模并与现有的模架装配即能满足锻造使用要求,这有利于降低模具的制造成本和使用成本,同时提高车间对锻件生产快速响应的要求。     

主动螺旋伞齿轮闭塞模锻物理模拟

根据金属流动趋势设计了主动螺旋伞齿轮的预制坯;开式模锻螺旋伞齿轮试验结果显示,模具结构复杂,所产锻件有飞边;采用闭塞模锻成形了螺旋伞齿轮铅试件,揭示了闭塞模锻主动螺旋伞齿轮成形过程,说明了用闭塞模锻工艺成形主动螺旋伞齿轮的可行性;通过铅试件网格试验,揭示出在闭塞模锻中金属内部质点的流动规律、金属流线分布趋势及纤维状况,说明了锻造齿轮内在质量高的原因;提出采用局部加热,以工件柄部代替大端冲头,设计大、小端双动冲头闭塞模锻模具的创意．研究结果表明,螺旋伞齿轮闭塞模锻铅试样物理模拟对该类零件精密成形工艺制定及模具设计具有重要指导意义．     

轿车柱类制件多步加工冲模设计与应用

轿车柱类制件外形复杂、长度尺寸大以及成形回弹量大,导致其冲模开发难度加大。以轿车D柱外板加强板为对象,首先通过工艺分析初步确定了制件的加工工序;其次运用仿真技术验证了简化工序,确定了制件的成形工艺方案;再次据此方案设计出1组包含4套独立分模组成的轿车D柱外板加强板多步加工冲模;最后进行了投产前的实冲试验。结果表明：依据“拉延→切边→整形”简化工序,获得的仿真结果合格;依据“拉延→切边、切边→换位→切边、冲孔”工艺方案设计的多步加工冲模,冲制出了外观质量好,孔位和形面精度合格的零件。得出结论：所提出的设计方法合理可行,所设计的冲模对轿车柱类制件的加工适应性良好。     

带中间法兰的大型轴锻件的锻造工艺研究

介绍了带中间法兰的大型轴锻件的锻造工艺。通过设计不同模锻工艺,并利用有限元法进行数值模拟仿真分析与对比,确定了模锻新工艺,收到良好效果。     

摇臂成形过程数值模拟

摇臂现阶段成形工艺多、生产效率低、劳动强度大,本文通过对摇臂三维几何模型的建立,采用辊锻制坯工艺,结合摇臂的形状特点,合理的设计弯曲模,对模锻成形过程进行数值模拟,分析了其成形缺陷。     

铁路货车支撑座锻造成形过程仿真与实验

分析了支撑座的锻造成形性,提出了一模两件、左右支撑座合二为一的锻造新工艺、新方法,采用塑性成形有限元(FEM)软件DEFORM-3D,基于三维刚粘塑性有限元理论对支撑座的锻造成形过程进行了模拟分析及优化,并利用优化后的工艺方案进行了生产试制.产品检验及应用实践表明:支撑座锻造新工艺可行、锻钢支撑座产品性能稳定可靠.工厂已实现了锻钢支撑座系列产品的批量生产.     

ZL116合金的半固态模锻成形组织与性能

采用300 t压力机,对半固态ZL116合金进行了模锻成形实验.结果表明:半固态模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;成形件微观组织主要为细小、分布均匀的近球状和蔷薇状非枝晶组织;同时由于成形静压力的作用引起局部组织发生塑性变形,使半固态模锻件的性能明显优于液态模锻件的性能,硬度可达65.7 HB,高于液态模锻件20.5%,为半固态加工技术在战车上的应用奠定了基础.