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振动辅助Ti-45Nb钛合金冷镦成形有限元模拟研究

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材料科学与工艺 2024年第4期32卷 28-39页

作者：林凯杨李杰王英陈兴胡鹏科宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室浙江宁波315211

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... 详细信息

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。

关键词：大长径比反挤压振动辅助冷镦成形有限元模拟模具设计本构模型位错密度

偏心螺母的多工位冷镦成形工艺数值模拟及优化

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锻压技术 2016年第11期41卷 21-27页

作者：张东民盛育东吴艳云刘铭心恽庞杰张金玉上海应用技术大学机械工程学院上海201418

对偏心螺母进行工艺分析,提出了两种不同的工艺方案,并基于Deform-3D对两种冷镦工艺方案进行数值模拟。对比分析了两种方案成形过程中应力应变分布以及载荷行程曲线的变化规律。通过优化工艺及模具结构使得多工位冷镦过程中各工位模具... 详细信息

对偏心螺母进行工艺分析,提出了两种不同的工艺方案,并基于Deform-3D对两种冷镦工艺方案进行数值模拟。对比分析了两种方案成形过程中应力应变分布以及载荷行程曲线的变化规律。通过优化工艺及模具结构使得多工位冷镦过程中各工位模具承受的载荷值较小并且分布均匀。经仿真分析以及实验验证证明,通过第2种工艺方案生产出来的偏心螺母表面质量较好,填充饱满,无裂纹、折叠等缺陷,采用该工艺方法更适用于零件的大批量生产。

关键词：偏心螺母多工位冷镦成形 Deform-3D

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TB9钛合金芯杆冷镦成形模拟及实验研究

锻压技术 2023年第8期48卷 32-40页

作者：童晋方冯治国江玉莲陶亮贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵州大学贵州省特色装备及制造技术重点实验室贵州贵阳550025

针对TB9钛合金芯杆冷镦成形存在的问题,利用DEFORM有限元软件模拟分析了TB9钛合金芯杆的镦制成形工艺,讨论了多工位冷镦成形中变形量、摩擦因数对芯杆镦头质量的影响。进而通过实验分析了芯杆镦头剪切带的组织和力学性能。结果表明:芯... 详细信息

针对TB9钛合金芯杆冷镦成形存在的问题,利用DEFORM有限元软件模拟分析了TB9钛合金芯杆的镦制成形工艺,讨论了多工位冷镦成形中变形量、摩擦因数对芯杆镦头质量的影响。进而通过实验分析了芯杆镦头剪切带的组织和力学性能。结果表明:芯杆三工位镦制成形中,采用不同镦制变形量获得了芯杆镦头的应变分布,有效控制了因镦头中心部位变形程度高而造成的镦制缺陷。摩擦因数的减小会降低镦头的应变,当变形量为50%时,三工位镦制成形的摩擦因数为0.35的镦头中心部位的等效应变为1.18874,摩擦因数为0.25的镦头中心部位的等效应变为1.12713,摩擦因数为0.15的镦头中心部位的等效应变为1.07401,提高了镦头的均匀变形程度。通过测试分析芯杆镦头样件可知,镦头内部无微孔洞、微裂纹等缺陷产生,镦头内部形成的剪切带区域的微观组织最密且呈纤维状,剪切带区域的平均硬度为354.8 HV,为芯杆镦头硬度最大之处。

关键词：冷镦成形 TB9钛合金芯杆镦头剪切带组织性能

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六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺

锻压技术 2020年第2期45卷 49-55页

作者：刘光辉刘华王涛刘丹刘百宣汪金保郑州机械研究所有限公司

六角抽孔螺栓头部具有较深的内孔,使得其工艺设计成为难点,针对该问题提出一种六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺。利用有限元模拟软件Deform-3D,对六角抽孔螺栓的多工位冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中的载荷-行程曲线... 详细信息

六角抽孔螺栓头部具有较深的内孔,使得其工艺设计成为难点,针对该问题提出一种六角抽孔螺栓多工位冷镦成形工艺。利用有限元模拟软件Deform-3D,对六角抽孔螺栓的多工位冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了零件成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及损伤值分布,最后进行了工艺试验。研究结果表明:提出的多工位冷镦成形工艺是可行的,模拟得到的冷镦件充填饱满,在成形工位2、工位3和工位4时载荷值较大,分别为429,826和380 kN;损伤值最大为0. 38,小于40Cr钢的临界损伤值0. 42,不容易产生裂纹。工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,冷镦件尺寸一致性较好,说明工艺可靠,对该类零件的多工位冷镦成形工艺具有一定的指导意义。

关键词：六角抽孔螺栓多工位冷镦成形损伤值 Deform-3D

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销钉多工位冷镦成形过程数值模拟及组织演变

热加工工艺 2014年第17期43卷 119-121,124页

作者：肖志玲刘百宣刘华汪金保郑州机械研究所锻压中心河南郑州450001 郑州大学机械工程学院河南郑州450001

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预... 详细信息

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预、终镦的变形程度设计较合理,金属流动具有典型镦挤变形分区的特点,温度和载荷峰值随变形程度的增加而增大;ML35Mn钢冷镦显微组织中铁素体晶粒形状尺寸受变形程度的影响显著。

关键词：冷镦成形多工位有限元金属流动

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继电器触点冷镦成形过程的有限元分析

锻压技术 2017年第11期42卷 6-11页

作者：王金龙厦门金波贵金属制品有限公司福建厦门361021

研究了Ag Sn O2类材料单体触点在镦制过程中的开裂问题,并将银丝材料拉伸试验曲线转化成真应力、应变数据,拟合得到银丝材料流变应力数学模型。应用有限元方法,模拟了银单体触点的冷镦成形过程,得到了冷镦成形过程中的等效应变、应力分... 详细信息

研究了Ag Sn O2类材料单体触点在镦制过程中的开裂问题,并将银丝材料拉伸试验曲线转化成真应力、应变数据,拟合得到银丝材料流变应力数学模型。应用有限元方法,模拟了银单体触点的冷镦成形过程,得到了冷镦成形过程中的等效应变、应力分布情况。研究结果表明,拉应力越靠近外层越大,而径向压应力则越靠近外层越小,变形物体的单位压力从外向内逐渐增大,因此,触点最大直径处为易开裂位置。此外,准确预测了成形过程中材料产生裂纹缺陷的位置及裂纹程度,当变形达到材料Damage值时,裂纹开始形成,Damage值随变形程度的增加而上升。通过试验,对开裂模拟结果进行了验证,模拟结果与试验吻合较好。

关键词：继电器银丝材料银单体触点冷镦成形有限元裂纹

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球头销冷镦成形工艺的逃逸粒子群优化算法

锻压技术 2020年第10期45卷 99-105页

作者：葛洪央王永乐许昌职业技术学院信息工程学院河南许昌416000

为了降低冷镦成形载荷、提高模具使用寿命,提出了逃逸粒子群算法的冷镦参数优化方法。介绍了球头销三维模型和冷镦工艺流程,针对球头销脱模困难的问题,设计了哈弗浮动分模来解决此问题。以减小冷镦成形载荷为优化目标,建立了参数的优化... 详细信息

为了降低冷镦成形载荷、提高模具使用寿命,提出了逃逸粒子群算法的冷镦参数优化方法。介绍了球头销三维模型和冷镦工艺流程,针对球头销脱模困难的问题,设计了哈弗浮动分模来解决此问题。以减小冷镦成形载荷为优化目标,建立了参数的优化模型。依据Box-Behnken设计了27组实验,基于Deform-3D有限元软件得到了成形载荷的最大值。使用BP神经网络拟合了优化参数与成形载荷间的非线性关系,经验证BP神经网络的拟合精度较高。在粒子群算法中加入了逃逸机制,使算法具有逃出局部最优的能力,从而将参数优化问题转化为最优位置的搜索问题。经仿真验证,逃逸粒子群算法搜索到的成形载荷最大值比粒子群算法减小了11.84%;经生产验证,冷镦成形件表面光滑、成形饱满、纵向无弯曲,满足冷镦件质量要求。以上结果说明,逃逸粒子群算法搜索的参数在满足质量要求的前提下,减小了成形载荷、提高了模具使用寿命。

关键词：逃逸机制粒子群算法球头销成形载荷冷镦成形

基于正交试验管廊固定螺母冷镦成形的分析及优化

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锻压技术 2018年第3期43卷 31-35,51页

作者：石君上海中侨职业技术学院应用技术系

以某市政管廊固定螺母冷镦成形为例,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件Deform-3D对螺母冷镦过程中工位4下冲头进行优选。然后通过正交试验得到冲压速度、模具表面硬度、模芯圆角半径、摩擦系数对下冲头磨损的影响规律,得到最优工... 详细信息

以某市政管廊固定螺母冷镦成形为例,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件Deform-3D对螺母冷镦过程中工位4下冲头进行优选。然后通过正交试验得到冲压速度、模具表面硬度、模芯圆角半径、摩擦系数对下冲头磨损的影响规律,得到最优工艺参数组合为：冲压速度5 mm·s^-1、模具表面硬度58 HRC、模芯圆角半径3 mm、摩擦系数0.13。采用优化后参数进行模拟分析,下冲头最大磨损量为2.93×10^-5mm,较优化前大幅降低,基于模拟结果预测出下冲头使用寿命。最后采用最优参数组合进行试模,工件质量良好,未出现材料折叠、拉毛等缺陷,符合生产要求,为制件实际生产提供了理论依据。

关键词：冷镦成形磨损正交试验有限元模拟螺母

基于有限元分析的汽车用大法兰螺母冷镦成形技术

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锻压技术 2023年第10期48卷 31-37,52页

作者：田亚丁刘德波新乡职业技术学院智能制造学院河南新乡453006 黄河科技学院工学部河南郑州450006

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模... 详细信息

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模具的填充、材料的变形、等效应力的分布以及各工位的成形载荷情况,确定了更加可行的冷镦成形方案;最后,根据该可行方案对各工位的模具结构进行设计与制造,并装入6工位冷镦机中进行试模。结果显示:该冷镦成形工艺稳定,生产速度快,并且制造的大法兰螺母外形完整、质量好,无折叠和开裂等严重缺陷,使用性能满足厂家的需求。

关键词：大法兰螺母冷镦成形模具填充等效应力成形载荷

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