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汽车突缘叉热锻模具磨损的有限元分析及验证

锻压技术 2022年第2期47卷 19-24页

作者：李禧张莹陈志英孙礼宾李英杰孙彦姚硕上海工程技术大学材料工程学院上海201620 上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 江苏南洋中京科技有限公司江苏溧阳213311

在热锻过程中,模具表面不断受到循环机械载荷和热冲击的影响,因此,磨损成为模具失效的主要原因。针对汽车突缘叉模具磨损严重的问题,提出了一种突缘叉热锻成形工艺,基于Archard磨损理论模型,建立了突缘叉热锻成形过程中的热-力耦合有限... 详细信息

在热锻过程中,模具表面不断受到循环机械载荷和热冲击的影响,因此,磨损成为模具失效的主要原因。针对汽车突缘叉模具磨损严重的问题,提出了一种突缘叉热锻成形工艺,基于Archard磨损理论模型,建立了突缘叉热锻成形过程中的热-力耦合有限元模型,并研究了热锻成形过程中锻件的成形情况,同时对模具磨损最严重的位置进行了预测,最后通过实验对有限元模拟结果进行了验证。模拟和实验结果表明:在整个热锻成形过程中,预锻后模具的磨损情况最为严重,其中预锻下模磨损最严重区域出现在型腔的圆角处;预锻下模在1000次锻造模拟后的最大总磨损深度为2.75 mm,而实际生产1000件后的最大总磨损深度为2.70 mm,模拟和实验测量结果基本相符,说明基于Archard磨损理论模型建立的突缘叉有限元模型能够比较准确地预测热锻后的模具磨损情况。

关键词：热模锻汽车突缘叉模具磨损 Archard磨损理论最大总磨损深度

基于神经网络的粉末冶金摆线外转子整形模具磨损和应力分析

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精密成形工程 2023年第6期15卷 86-93页

作者：押海龙贺利乐林育阳王兴西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 陕西省机械研究院陕西咸阳712000

目的解决粉末冶金制品生产过程中模具磨损和应力集中对产品质量影响较大的问题。方法以粉末冶金摆线外转子整形模具为研究对象,基于Archard磨损模型和有限元模拟方法,分析整形过程中阴模的磨损和所受应力情况,确定模具下压速度、摩擦因... 详细信息

目的解决粉末冶金制品生产过程中模具磨损和应力集中对产品质量影响较大的问题。方法以粉末冶金摆线外转子整形模具为研究对象,基于Archard磨损模型和有限元模拟方法,分析整形过程中阴模的磨损和所受应力情况,确定模具下压速度、摩擦因数、模具初始硬度和阴模圆角半径4个影响因素并设计正交实验,以仿真数据为样本,采用BP神经网络建立模具磨损量和应力的预测模型,结合多目标粒子群算法进行参数优化。结果基于神经网络的模具磨损深度和应力预测值与模拟值之间的平均相对误差仅为3.01%和3.34%、最大相对误差为4.00%和6.16%,均小于10%,说明所构建的BP神经网络模型预测效果较好。获得最佳参数组合如下:模具下压速度为1.95 mm/s,摩擦因数为0.122,模具初始硬度为59.63HRC,阴模圆角半径为4.85 mm。此时模具的磨损深度为1.713×10^(-5)mm,模具应力为2036 MPa,与数值模拟结果的相对误差仅为3.19%和4.13%,均小于5%,说明多目标粒子群算法参数优化的准确性较高。结论通过实验验证发现模具实际磨损量和粒子群算法优化结果的误差仅为2.95%,表明优化后的参数可以有效改善模具磨损和应力集中情况,并提高模具使用寿命。

关键词：粉末冶金摆线外转子模具磨损模具应力神经网络多目标粒子群算法

基于响应面法和修正Archard磨损理论的汽车前下摆臂热锻模具应力与磨损分析

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锻压技术 2022年第6期47卷 231-238页

作者：殷剑黎诚金康董奇北京机电研究所有限公司北京100083 中机精密成形产业技术研究院(安徽)股份有限公司安徽芜湖241000 合肥学院先进制造工程学院安徽合肥230601

以汽车前下摆臂热锻模具作为研究对象,基于Archard修正磨损模型,采用模具预热温度、模具下压速度、模具初始硬度和摩擦因数4因素正交试验,建立了可信度较高的回归模型,进行了模具磨损和应力的预测与优化。通过响应面法求解出的最佳参数... 详细信息

以汽车前下摆臂热锻模具作为研究对象,基于Archard修正磨损模型,采用模具预热温度、模具下压速度、模具初始硬度和摩擦因数4因素正交试验,建立了可信度较高的回归模型,进行了模具磨损和应力的预测与优化。通过响应面法求解出的最佳参数组合为:模具下压速度为78.80 mm·s^(-1)、模具预热温度为206.72℃、摩擦因数为0.34和模具初始硬度为52.76 HRC,此时模具的磨损深度为3.75×10^(-6) mm、模具应力为672 MPa。将实际值与预测值拟合后发现,预测值与实际值具有较好的一致性,回归模型的真实性较高。通过试验验证得到模具单次磨损深度为3.875×10^(-6) mm,与响应面模拟结果的误差小于5%,验证了响应面模型的准确性。

关键词：汽车前下摆臂模具磨损模具应力响应面法热锻模具

车用DP780高强钢板热冲压成形数值模拟及模具磨损

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锻压技术 2022年第8期47卷 35-40页

作者：张清郁河南工业贸易职业学院汽车工程学院河南郑州451191

以车用DP780高强钢板为研究对象,借助Deform-3D仿真系统,建立了热冲压仿真模型,分析了DP780高强钢板的变形过程以及成形效果。以热冲压磨损理论为支撑,以DP780高强钢板的成形质量为先决条件,对冲压模具的磨损状况进行了研究与改进。运... 详细信息

以车用DP780高强钢板为研究对象,借助Deform-3D仿真系统,建立了热冲压仿真模型,分析了DP780高强钢板的变形过程以及成形效果。以热冲压磨损理论为支撑,以DP780高强钢板的成形质量为先决条件,对冲压模具的磨损状况进行了研究与改进。运用正交试验,建立了关于钢板温度、模具间隙、冲压速度及摩擦因数的4因素3水平的模拟方案,并通过灰色关联法将凸、凹模磨损的双目标优化问题简化为关于关联度的单目标优化问题,最后采用极差分析法确定了各变量在区间内的最优解。模拟结果表明,优化后,凸模磨损减小了31.61%,凹模磨损减小了24.98%。根据实际冲压结果可知,DP780高强钢板成形良好、质量佳、无缺陷,冲模寿命与预测结果接近。有限元模拟可参考性较高,该优化手段对实际生产具有一定的指导性。

关键词：高强钢板热冲压模具磨损模具寿命正交试验

基于动态磨损模型的汽车覆盖件模具磨损数值模拟研究

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中国机械工程 2023年

作者：赵妍洁张双杰穆振凯王伟闫华军马世博张永辉河北科技大学材料科学与工程学院河北省材料近净成形技术重点实验室汽车冲压模具工程研究中心 3. 河北省汽车冲压模具产业技术研究院 4. 河北省汽车冲压模具技术创新中心

针对某铝合金覆盖件冲模磨损失效问题，为更加准确地预测汽车覆盖件模具的使用寿命，基于Archard磨损模型建立了动态磨损模型。该模型耦合了动态磨损系数和表面硬度变化曲线，其中，磨损系数K转化为随接触压力和相对滑移速度变化的动态... 详细信息

针对某铝合金覆盖件冲模磨损失效问题，为更加准确地预测汽车覆盖件模具的使用寿命，基于Archard磨损模型建立了动态磨损模型。该模型耦合了动态磨损系数和表面硬度变化曲线，其中，磨损系数K转化为随接触压力和相对滑移速度变化的动态磨损系数，表面硬度考虑了磨损深度的变化。在此基础上，利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发，将动态磨损模型耦合到有限元模拟中，实现了考虑磨损系数和硬化层深度变化的汽车覆盖件模具磨损计算。通过对比分析凸凹模典型位置在成形过程中的动态磨损演化规律，并以模具最大磨损深度为0.5 mm作为失效判据，得到该铝合金覆盖件冲压模具的使用寿命为635 428次。模具主要发生磨损的位置集中在模具合模线附近和大圆角处，在实际生产中需要对这些位置进行修模、调试，能够有效延长模具的使用寿命。

关键词：汽车覆盖件模具模具寿命模具磨损动态磨损模型

基于加权分析法的车用铝合金防护罩热锻模具磨损分析

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锻压技术 2022年第4期47卷 212-217页

作者：罗海英陈海军广西交通职业技术学院汽车工程学院广西南宁530023

以车用铝合金防护罩为研究对象,针对成形过程中的模具磨损问题进行了研究。首先,基于Archard修正模型,采用Deform-3D软件对热锻过程进行了建模仿真,分析了凸凹模的磨损情况,出现了凹模磨损远大于凸模磨损的现象;其次,以坯料温度、模具... 详细信息

以车用铝合金防护罩为研究对象,针对成形过程中的模具磨损问题进行了研究。首先,基于Archard修正模型,采用Deform-3D软件对热锻过程进行了建模仿真,分析了凸凹模的磨损情况,出现了凹模磨损远大于凸模磨损的现象;其次,以坯料温度、模具温度、凹模硬度、锻压速度以及摩擦因数为研究因素,进行了正交试验仿真,并以凹模的磨损深度及凹模承受的载荷为优化目标,采用加权分析法结合极差分析法,获得了最佳锻造工艺参数组合,结果显示优化后的凹模的寿命提高了50.9%;最后,通过生产试验对模拟结果进行了验证,验证结果表明凹模的实际寿命与模拟结果较为接近,有限元模拟能应用于模具寿命的研究。

关键词：模具磨损模具温度凹模硬度锻压速度加权分析法

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基于Archard模型的曲轴模具磨损分析

锻压技术 2023年第11期48卷 167-173页

作者：李朝昆曾琦刘庆生中国机械总院集团北京机电研究所有限公司北京100083

为了探究某型曲轴模具在生产过程中的磨损情况,基于修正的Archard磨损模型,采用Deform-3D软件模拟研究了该曲轴模具在热锻过程中磨损深度的分布和变化规律。在模具型腔中取10个特征点,在模拟结束后得到每个点的磨损深度,与实际情况基本... 详细信息

为了探究某型曲轴模具在生产过程中的磨损情况,基于修正的Archard磨损模型,采用Deform-3D软件模拟研究了该曲轴模具在热锻过程中磨损深度的分布和变化规律。在模具型腔中取10个特征点,在模拟结束后得到每个点的磨损深度,与实际情况基本吻合,同时探究了不同预热温度、成形速度、润滑条件对制坯模具最大磨损深度的影响,并对各点结果进行拟合得到拟合曲线。由模拟结果可知,模具磨损深度最大处出现在P1~P6点附近,且制坯工序的模具磨损深度大于预锻和终锻工序;当模具预热温度为250~300℃、成形速度为300 mm·s^(-1)、摩擦因数为0.3时,模具的最大磨损深度最小。模拟结果可以为后续生产工艺优化以及预测和延长模具寿命提供参考。

关键词： Archard模型模具磨损曲轴变形温度成形速度润滑条件

基于RSM的汽车不锈钢板件冲压模具磨损CAE分析

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锻压技术 2022年第6期47卷 113-117页

作者：廉冰娴樊文渊山西机电职业技术学院机械工程系山西长治046000 山西航天清华装备有限责任公司山西长治046000

为了减少汽车异形不锈钢板件在冲压过程中的模具磨损,应用CAE分析软件Deform-3D对板料冲压过程进行数值模拟,并基于响应面法,以凸、凹模的磨损深度为优化目标,对冲压工艺参数进行优化。采用Box-Behnken设计冲压试验组,并结合Archard模型... 详细信息

为了减少汽车异形不锈钢板件在冲压过程中的模具磨损,应用CAE分析软件Deform-3D对板料冲压过程进行数值模拟,并基于响应面法,以凸、凹模的磨损深度为优化目标,对冲压工艺参数进行优化。采用Box-Behnken设计冲压试验组,并结合Archard模型,建立了压边力、冲压速度、冲压间隙与评价参数之间的响应面模型,得到了各工艺参数对模具磨损的影响规律,综合分析后,确定了最优冲压工艺参数组合为:压边力为375 kN、冲压速度为78.5 mm·s^(-1)、冲压间隙为2.17 mm。同时,根据最大磨损深度结果对冲压模具的寿命进行了预测,最终经过冲压实践证明,采用最优冲压工艺参数组合,冲压模具的实际寿命为3721件,与预测结果的一致性较好,模具寿命得到大幅提升。

关键词：模具磨损冲压模具压边力冲压速度冲压间隙响应面法

基于方差分析的模锻模具磨损研究及模具寿命预测

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2020年第6期37卷 872-883页

作者：蔡力钢刘海东潘俊杰程强初红艳北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室中国北京100124 贵州安大航空锻造有限责任公司中国安顺561005

提出了一种模锻成型过程中基于模具磨损的工艺参数优化方法和一种基于多项式拟合的模具寿命预测方法。将正交试验中的方差分析法与模锻加工过程中的有限元仿真试验相结合,推导出模锻成型过程中对模具磨损影响程度最大的工艺参数及使模... 详细信息

提出了一种模锻成型过程中基于模具磨损的工艺参数优化方法和一种基于多项式拟合的模具寿命预测方法。将正交试验中的方差分析法与模锻加工过程中的有限元仿真试验相结合,推导出模锻成型过程中对模具磨损影响程度最大的工艺参数及使模具磨损量实现最小值的工艺参数最优解。以热模锻工艺为例,在Archard磨损模型的基础上,推导出适用于热模锻工艺的模具磨损修正模型,并且对热模锻中模具磨损过程进行基于De⁃form软件的有限元仿真分析。研究了热模锻加工过程中模具工作表面的磨损深度与模锻工艺参数之间的关系,利用正交试验设计和方差分析法推导出适用于热模锻的最优化工艺参数。通过计算模具表面多个关键性节点的磨损深度,根据模具平均磨损量和多项式拟合法来预测整个生产过程的模具使用寿命。

关键词：模锻工艺 Deform 方差分析法模具磨损模具寿命预测