2020年, 第45卷, 第3期　
刊出日期：2020-03-25
  

  • 全选
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    锻造
  • 盒形锁具外壳模锻缺陷分析及模具优化
    伍杰, 詹艳然
    锻压技术. 2020, 45(3): 1-7. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.001
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    针对智能锁具外壳模锻过程中出现的开裂问题，通过数值模拟分析了模锻过程中金属的流动规律，发现凸台处的开裂原因在于金属流入凸台型腔时，凸台心部金属流动速度快，凸台四周金属则因模具摩擦流动速度慢，从而在该处形成了挤压缩孔，并进一步发展成为向板厚方向深入的折叠，该折叠经模具压平后出现在锻件表面，其形状类似裂纹。在此基础上，提出了在凸台处冲孔和增大凸台斜度两种改进方法，来增大凸台处的充填阻力和减小凸台心部金属的流动速度。数值模拟结果表明，这两种方法都能有效避免缩孔、折叠和裂纹的产生，出于简化模具考虑，采用增大凸台斜度的改进方法。实际盒形锻件完好、无折叠缺陷。
  • 仪表阀体多向可控精密成形工艺
    刘光辉, 刘华, 王涛, 汪金保
    锻压技术. 2020, 45(3): 8-13. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.002
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    提出一种新的仪表阀体的多向可控精密成形工艺，利用有限元模拟软件Deform-3D，对仪表阀体的多向可控精密成形工艺进行了数值模拟。分析了零件的工艺难点及成形过程中的载荷-行程曲线、金属流动规律及不同摩擦系数对成形过程的影响，最后进行了试验验证。研究结果表明，提出的仪表阀体多向可控精密成形新工艺是可行的，模拟得到的锻件充填饱满，在成形过程中金属流动比较均匀，金属流线基本沿锻件轮廓方向，最大载荷为6.21×106 N；此外，摩擦系数对成形过程的影响较大，工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性，锻件尺寸一致性也较好，说明工艺可靠，对该类零件的多向可控精密成形工艺具有一定的指导意义。
    • 板料成形
  • 镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究
    王忠堂, 张宏亮, 杨君宝, 梁海成
    锻压技术. 2020, 45(3): 14-19,69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.003
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    为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性，以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律，对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型，采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究，分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数，并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究，获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件，并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度，模拟结果与实验结果相吻合，最大相对误差为16.7%。
  • 基于BP神经网络的条带刚凸特征回弹预测
    冯斌, 毛建中, 胡晖
    锻压技术. 2020, 45(3): 20-26. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.004
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    为了研究核燃料组件格架的条带刚凸特征的回弹量与压边力、冲压速度、凸凹模间隙、摩擦系数等冲压工艺参数之间的关系，首先，获取包含50个GA拉丁超立方抽样的数据点以及10个随机抽样的数据点的数据集，前者作为训练集、后者作为测试集。将前者输入到BP神经网络进行训练，后者验证训练模型的精度。最后，通过响应面图研究各因素之间的交互作用以及各因素的敏感程度。结果表明：BP神经网络能够有效预测刚凸回弹量与冲压工艺参数之间的关系，相对于其他因素，压边力对回弹量的影响特别明显，冲压速度对回弹量的影响不明显，但与凸凹模间隙和摩擦系数有明显的交互作用。
  • 冲裁间隙对多层薄铜板成形的影响
    盛亚栋, 樊瑜瑾, 蒋崇健
    锻压技术. 2020, 45(3): 27-36. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.005
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    以单层0.3 mm厚的薄铜板叠6层进行冲裁，研究冲裁间隙对多层薄铜板成形的影响。对多层薄铜板在冲裁成形中的受力与应力状态进行分析，利用ABAQUS软件对多层薄铜板在不同冲裁间隙下的冲裁质量进行有限元仿真。研究表明：冲裁初期最大等效应力出现在凸凹模刃口处，导致最上层与最下层薄铜板先行断裂，中间层薄铜板受相邻层挤压，最大等效应力出现在软质凸凹模刃口处，最后出现在中间层薄铜板缩紧截面内；随着冲裁间隙的增加，各层薄铜板拉伸变形明显，导致冲孔直径增大、毛刺高度增加。前3层薄铜板的冲孔直径变化较为稳定，与凸模直径接近；后3层薄铜板的冲孔直径变化幅度较大，与各自凹模直径接近。最后，通过试验验证，冲裁精度符合国标要求，在实际生产过程中选择合理的、尽可能小的冲裁间隙能提高冲裁件的冲裁质量。
  • 双金属温度补偿片的精整加工技术
    曹立林, 李杨
    锻压技术. 2020, 45(3): 37-40. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.006
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    航空用双金属温度补偿片要求能够可靠地起到温度补偿作用，对内、外形的形位公差及断面粗糙度要求较高，从分析双金属温度补偿片结构特点和冲压工艺性入手，结合生产需求，提出了小余量切削的精整加工工艺方案。详细解析了精整工艺参数设计方法，并对倒装及正装复合精整模具结构进行优劣对比分析，最终选用正装式复合精整模具结构，其能够在足够小的余量切削条件下一次完成整修加工，保证断面粗糙度要求；同时，巧妙地将3面定位改为6点定位，解决了废料挤压在定位板与工件之间而造成的操作困难以及定位板变形问题。生产实践证明，采用该工艺方法及模具结构取得的效果良好，不仅大大提高了生产效率，产品合格率也得到显著提升。
    • 管材成形
  • 弯曲预成形和液压成形对汽车装饰尾管壁厚分布的影响
    李明, 徐勇, 张士宏, 夏亮亮, 任纯磊, 陆翰, 李经明, 李博
    锻压技术. 2020, 45(3): 41-46. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.007
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    针对某乘用车排气管路中的薄壁装饰尾管的整体制造难题，开展AISI 304不锈钢管材的弯曲预成形及液压成形工艺研究，从而进一步提高该产品的成形质量与成形效率。利用Dynaform软件，首先，研究弯曲预成形工艺对管材壁厚分布的影响规律，再基于此结果，完成在不同加载方式下的管材液压成形分析。结果表明：弯管Δd值较小时，管材第2次弯曲区域的减薄率有降低的趋势，并且随着Δd值的减小，这种趋势更加明显；基于所选定的Δd值，进行了液压成形有限元模拟，相比于线性加载方式，脉动加载使成品件易破裂区域的最大减薄率由17.6%降为12.1%，并且壁厚分布更为均匀；模拟与实验结果基本保持一致，最大偏差值为2.17%，成形出的零件无开裂倾向，且外观尺寸满足要求。
    • 特种成形
  • 大型薄壁筒形件对轮旋压成形数值模拟及成形精度分析
    王大力, 郭亚明, 李亦楠, 黄涛, 高武林, 郑宏伟, 徐恒秋
    锻压技术. 2020, 45(3): 47-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.008
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    为了研究对轮旋压成形机理，突破对轮旋压成形精度控制技术，采用有限元方法分析了道次减薄率、进给比、旋轮成形角以及内旋轮圆角半径等工艺参数对旋压件圆度、直线度及壁厚差的影响。结果显示：当道次减薄率Ψt=20%~30%、进给比f=1.5~2.0 mm·r-1、旋轮成形角αρ=25°、内旋轮圆角半径rρ内=10 mm时，旋压件成形精度最高。同时，分析了在总压下量为9 mm时，内、外旋轮在不同压下量下对成形精度的影响。结果表明：当外旋轮压下量为5 mm、内旋轮压下量为4 mm时，旋压件精度最高。最后，通过工艺实验验证了有限元仿真结果的准确性，结果显示两者偏差小于15%。
  • 行波管零件挤压成形质量影响因素分析
    初红艳, 姜思宇, 程强, 赵凯林
    锻压技术. 2020, 45(3): 55-61. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.009
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    以电子行业中铣床加工的行波管零件作为研究对象，其加工形状复杂、尺寸小、形位公差要求高、加工难度较大，生产成本较高。针对这些要求和问题，设计了两种冷挤压成形方案，并利用Deform软件对成形过程进行了数值模拟，依据仿真结果采用了有四周约束的凹模，同时分析了上模加载速度、摩擦系数和保压时间对最终产品质量的影响。最终以尺寸相对偏差为评价指标，通过正交实验得到了行波管零件挤压成形最佳工艺参数组合：上模加载速度为60 mm·s-1、摩擦系数为0.08、保压时间为3 min。并据此参数进行实验验证，得到了成形效果良好的行波管零件。研究结果对类似产品在生产中的工艺改进具有一定的指导意义。
  • 高速列车用A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形参数优化
    潘鹏, 李屹, 李家春, 吴兵, 钟昊天
    锻压技术. 2020, 45(3): 62-69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.010
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    为提高六角头螺栓头部热镦成形工序的合格率，选取影响成形质量较大的加热温度、热镦速度、摩擦系数3个因素设计了正交试验，并利用有限元分析软件Deform-3D建立了热镦过程的热力耦合数值模型，用数值模拟的方法对热镦后坯料的等效应力、等效应变、损伤值和成形载荷这4个目标参数进行多目标优化分析，优化设计了A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形的工艺参数。数值模拟结果表明：与厂家原有方案相比，当工艺参数优化为加热温度为1050℃、热镦速度为60 mm·s-1、摩擦系数为0.3时，各目标参数均有所改善，可大大提高工件的合格率及生产效率。采用经优化的热镦工艺参数组合进行生产试验，结果显示：螺栓头部成形效果好，满足该工序质量要求。本研究为实际生产提供了理论依据。
  • 空心六角法兰面螺栓冷挤压成形工艺与同心度分析
    朱景秋, 张东民, 吕雷雷, 周伟民
    锻压技术. 2020, 45(3): 70-76. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.011
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    分析了金属反挤压时内部各质点的流动规律与空心六角法兰面螺栓的结构特征，其最大特点是在保证同心度为0.2 mm的前提下，成形孔径比高达6.5的深孔，并初步设计4工位冷挤压成形工艺。运用DEFORM-3D重点研究了工序3深孔预成形过程，在刚性平移区选取4个点，利用点追踪方法，以所选点的径向偏移量为评价标准，研究了圆锥凸模、平底锥形凸模、球头凸模和平底凸模4种凸模结构对深孔同心度的影响程度。同时，对比成形初期金属流动情况、行程载荷，综合结果表明：圆锥凸模能在较低的成形载荷下得到良好的金属流线，有利于提高制件同心度。最后，通过JBF-19B-4S螺栓冷镦机进行试模，生产出成形饱满、无缺陷，且同心度达到设计要求的制件，为深孔类零件冷挤压成形提供了一种参考。
  • 薄壁筒形件内外齿旋挤复合成形
    闫江, 卢知渊, 宓宝江, 申昱
    锻压技术. 2020, 45(3): 77-80,100. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.012
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    针对薄壁筒形件内外齿加工效率低、成本高、精度低等问题，采用筒形件作为坯料，开展了旋挤复合成形工艺研究。分析了旋挤复合成形工艺相关运动规律、材料流动特性；通过理论计算及数值模拟确定相关成形工艺参数；然后加工相关工装，成形出高精度薄壁内外齿筒形件，并对相关工艺参数及数值模拟模型进行了验证。研究结果表明，旋挤复合成形工艺可实现高精度薄壁内外齿零件的高效制造；且相关工艺参数合理可靠；建立的数值模拟模型可对成形中材料流动及回弹特性准确预测；所得成果为此类零件旋挤成形工艺的开发提供了相关依据。
  • 车用法兰螺母冷挤压成形工艺分析及优化
    焦健, 彭芳
    锻压技术. 2020, 45(3): 81-86. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.013
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    以车用法兰螺母冷挤压成形为研究对象，根据其结构特点设计6工位成形工艺，选取其中易出现缺陷的六角成形工序，采用有限元分析软件DEFOMR-3D对其成形过程进行模拟分析，采用双顶杆结构替代原有单顶杆结构，成功解决成形过程中的材料折叠问题。同时，为降低成形载荷，选取凹模圆角半径、模芯切入角、凸模切入角、摩擦系数作为因素，设计正交试验对参数进行优选，得出各因素对成形载荷的影响趋势，确定最优工艺参数为：凹模圆角半径为0.5 mm、模芯切入角为20°、凸模切入角为10°、摩擦系数为0.12，采用优化后的模具结构及参数进行试模，制件符合成形要求，成形载荷与模拟结果基本一致，为法兰螺母生产提供理论基础。
  • 基于正交试验的铝钢材料自冲铆接成形质量的多指标优化
    张启森, 彭桂枝, 王晓莉
    锻压技术. 2020, 45(3): 87-91. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.014
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    以某汽车上材料厚度分别为1 mm的6016铝合金与1.5 mm的ST13结构钢的自冲铆接作为研究对象，借助正交试验设计方法，利用Deform-2D数值模拟软件，对6016/ST13铝钢异种材料自冲铆接成形质量的多指标进行了工艺参数优化。以模具宽度、模具凸台高度和模具深度作为正交试验的影响因子，以剩余厚度、底切量以及钉头高度作为正交试验的评价指标。利用矩阵分析法对正交试验的结果进行分析，得出6016/ST13铝钢自冲铆接的最优方案为：模具深度为1.5 mm、模具宽度为9 mm以及模具凸台高度为0 mm，剩余厚度、底切量以及钉头高度的模拟值分别为0.487，0.602与0.059 mm。利用自冲铆接设备及安装模具对优化方案进行试验验证，剩余厚度、底切量与钉头高度的有限元模拟值与试验值之间的相对误差分别为12.12%，8.97%与13.56%，从而验证了正交试验及有限元模拟应用于铝钢异种板材自冲铆接成形工艺参数优化的正确性。
    • 装备与成套技术
  • 基于参数化的轧具孔型设计与分析
    汪泉, 黄攀, 尹业宏
    锻压技术. 2020, 45(3): 92-100. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.015
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    针对冷轧轧具设计复杂，尤其孔型设计难度大，导致研发过程耗时、耗力的问题，提出了参数化设计与孔型设计理论相结合的方法，以简化轧具孔型设计步骤，提高设计结果的精确度。在SMS MEER设计法的基础上进行修正，使孔型尺寸参数化，选择对应的孔型开口，创建参数模型；然后基于Python对Abaqus进行二次开发，创建轧辊三维模型；对轧具轧制过程进行有限元分析，研究了轧制力、直径、壁厚有关参数并分析其原因。研究表明，轧制力的走势符合理论依据，轧制出的钛管直径最大误差值为0.067 mm，壁厚的最大误差值为0.039 mm，符合轧制管的精度要求，验证了该种方法的实用性和可行性，缩短了研发周期，节约了研发成本。
  • 基于液压胀形的三叶等距型面装配式凸轮轴的接触有限元分析
    黄进杰, 杨连发, 马建平
    锻压技术. 2020, 45(3): 101-108. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.016
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    采用一种非圆的异形凸轮孔截面（即三叶等距型面）的凸轮，通过Pro/Engineer对装配式凸轮轴的零部件进行建模并完成组装，然后利用ABAQUS对该凸轮轴零部件的液压连接过程进行模拟，并对凸轮与芯轴在连接过程中的接触状态进行分析，采用了残余接触压力、残余接触面积和弹性回复量来表征其接触状态，并利用统计学的方法对目标曲线进行了拟合，最后，建立了上述3个变量之间的关系。研究表明，随着液压力与轴向进给量的增大，残余接触压力和残余接触面积呈现近线性增长的趋势，而弹性回复量呈现近线性下降的趋势；残余接触面积与残余接触压力呈正相关关系，与弹性回复量呈负相关关系。
  • 大型闭式压力机单机自动化上下料机械手机械结构设计与仿真
    于涛, 邓增阁, 郭涛, 李玉增, 闫家奇
    锻压技术. 2020, 45(3): 109-113. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.017
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    以解决YT28-1030闭式压力机上下料问题为例，设计了单机自动化上下料机械手，通过SolidWorks对机械手进行三维建模，完成上下料机械手结构布局，并根据设计要求完成了对机械手的机械结构设计。并运用Adams软件对机械手进行运动学仿真，结果证明：该上下料机械手运动过程无明显冲击和振动。最后用ANSYS workbench对机械手主要受力部件进行受力分析，分析结果表明：其变形较小，符合设计要求。通过现场安装试验，对试验样机进行为期20天的现场调试，对调试阶段出现的问题进行改进，保证机械手工作的准确性，验证该机械手设计的合理性以及稳定性。研究结果表明：该机械手符合设计要求，能够正常工作。
  • 圆盘类精锻件顺序转向输送方法的研究及应用
    刘霞, 杨启帆, 王冲冲, 范巧变, 梁宁宁, 杨捷艳
    锻压技术. 2020, 45(3): 114-118. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.018
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    针对圆盘类精锻件输送问题，提出了一种圆盘类精锻件顺序转向输送方法，对圆盘类精锻件多排变单排的输送形式及多排布局方案进行研究。输送过程分为两个阶段：第1阶段，第1输送装置进行多排输送；第2阶段，经自动落料装置按顺序依次落料至第2输送装置，实现了转向、单排输送。其中，第1输送装置的多排布局分别为由远及近、由近及远两种形式，第2输送装置的输送速度分别设置为ΔL/P、2ΔL/P、3ΔL/P、4ΔL/P，通过对以上8种组合的位置仿真分析得到了合理方案。研究及应用表明，若第2输送装置输送速度设置为4ΔL/P，则由近及远多排布局方案的布局形式满足了顺序转向的输送要求。
    • 模具
  • 一种适用于超高速冲压新型产品的冲裁模具结构
    单云, 吴斌
    锻压技术. 2020, 45(3): 119-124. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.019
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    为实现超高速模具量产，对经典的U型冲裁结构进行了优化，将原始的分离式U型冲裁和下废料双工位优化为单工位一步式冲裁和下废料工艺，新结构将产品切除和废料切除工位融合到一起，提高了U型凸模的强度、缩短了模具长度、减小了跳废料率，保证了产品质量；新结构在同一工位上同时获得产品且切除废料，无需采用连料方式传送废料，从而缩短了原材料的宽度，降低了材料成本，减少了误送。同时，模具速度从原有的800次·min-1提高到2000次·min-1，实现了超高速的目的，并且该新结构被成功地推广到其他相类似的结构中，实现了技术的互通性。
  • 多弯角车身钣金件多工位级进模设计与应用
    赵殿明, 王利, 黄昭明, 陈华, 沈晨
    锻压技术. 2020, 45(3): 125-130. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.020
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    为避免冲压过程中多弯角结构引起的零件内部孔形和外部轮廓的边界误差导致级进模技术实施失败，以多弯角车身钣金件为对象，分析了制件的多弯角冲压成形工艺方案，设计了毛坯排样图；其次，应用单工位全工序有限元法（FEM，Finite Element Method），分析了零件的冲压成形过程，验证了冲压工艺参数与工艺方案的可行性；再次，以所设计的毛坯排样图为基础，对多弯角车身钣金件级进模进行结构概要与工序结构设计，设计并制造了1套13工位级进模；最后，进行了实冲试验，试验获得的制件外观质量好、表面光滑、无起皱与破裂等成形性问题，且关键成形部位精度达到了零件图的设计要求。试验表明：所设计的级进模能够满足企业的生产要求，且设计过程是合理的。
  • 支撑板冲压成形模具磨损分析及优化
    门超, 徐晓东
    锻压技术. 2020, 45(3): 131-136. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.021
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    以某支撑板冲压成形为研究对象，基于Archard磨损理论，采用有限元分析软件DEFORM-3D对其冲压成形过程中出现的模具磨损进行模拟分析，探索了其磨损原因；为最大化模具使用寿命，采用正交试验对影响模具磨损的工艺参数进行优选。选取冲压速度、摩擦系数、模具硬度、压边力作为因素，设计4因素4水平的正交试验，通过对试验结果进行极差和方差分析，得出各因素对结果的影响趋势，综合考虑后确定最优参数组合为：冲压速度为5 mm·s-1、摩擦系数为0.12、模具硬度为64 HRC、压边力为280 kN，同时，根据模拟结果对模具使用寿命进行预测。采用优化后的参数进行试模，发现模具的使用寿命与模拟结果基本一致，模具使用寿命大幅延长，验证了有限元分析结果的正确性。
  • 卡头零件多工位级进模设计
    袁博, 张贝, 唐鑫
    锻压技术. 2020, 45(3): 137-140. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.022
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    根据卡头零件的结构特点及实际生产的技术要求，进行多工位级进模排样设计，由于卡头零件结构为对称结构，故其排样设计采用对称单排结构设计，导正孔设计采用零件本身处于对称轴处的工艺孔，以保证板料冲裁、折弯时的强度，以及确保送料精度，同时采用导正销确定步距。该卡头零件多工位级进模采用顺装结构，使得工件与废料自然分离，有利于减少人工成本。同时，由于该零件折弯次数较多，为保证板料成形精度，故合理地进行了空工位的设计，避免成形零件发生回弹等影响零件精度。生产结果表明，卡头零件多工位级进模能满足产品生产要求，该模具的材料利用率高达75.62%，极大地节省了材料。
  • 基于正交试验的螺母冲裁成形模具磨损分析及参数优化
    陈庭
    锻压技术. 2020, 45(3): 141-145. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以某车用螺母冷镦冲裁模具为研究对象，基于Archard磨损理论采用有限元分析软件DEFORM-3D，对上冲头磨损进行模拟分析，结果表明：上冲头的磨损主要发生在受力较大的刃口区域。为使模具寿命尽可能地延长，设计了正交试验，以降低上冲头磨损量为目标，选取冲裁间隙、冲裁速度、上冲头表面硬度、摩擦系数作为因素，并采用极差和方差对结果进行分析，得出各因素对上冲头磨损量的影响程度依次为：冲裁速度 > 冲裁间隙 > 上冲头表面硬度 > 摩擦系数，并得出最优参数组合为：冲裁间隙为8%t、冲压速度为5 mm·s-1、模具表面硬度为53 HRC、摩擦系数为0.14。上冲头最大磨损量由13.1×10-6 mm减小为3.66×10-6 mm，能够很好地指导企业的生产。
    • 加热与热处理
  • 火车轮模锻成形工艺及热处理换热系数测算
    周玉, 安涛, 沈晓辉, 王可胜, 李奔奔, 琚文威
    锻压技术. 2020, 45(3): 146-151. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.024
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    为研究火车轮在模锻成形过程中内部金属流动及淬火加热、踏面淬火中的换热系数和温度变化，利用有限元软件对其模锻成形及热处理过程进行数值模拟分析，并结合黄金分割优化法对综合换热系数进行了反传热计算。结果表明：模锻过程中，辐板与上模接触区域的等效应变最大，轮辋外侧变形相对较小，踏面附近区域变形较均匀；在淬火加热过程中，换热系数随工件表面温度升高而增加，当温度在500℃以下时，换热系数随温度的升高而快速增加，500℃以后，增速缓慢，800℃时，换热系数达0.15 kW·（m2·℃）-1；踏面淬火时，在700℃以下，随温度下降，换热系数迅速增大，300℃时达到峰值3.1 kW·（m2·℃）-1，在250℃以下，换热系数稍有下降，100℃时换热系数为2.5 kW·（m2·℃）-1。
    • 材料与成形性能
  • 沙柳生物质颗粒致密成型特性的离散元仿真
    李震, 王宏强, 高雨航, 闫莉, 王鹏
    锻压技术. 2020, 45(3): 152-158. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.025
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    应用离散元软件EDEM创建了长径比为5：1的模具，对沙柳生物质燃料的成型进行了仿真研究，并对其成型特性进行了4因素3水平的正交分析，研究了颗粒形状、粒度、压缩速度及保压时间对颗粒致密成型的影响。以成型颗粒的粘结性、成型密度及成型能耗为评价指标，分别得出了各因素对其影响的主次关系；同时，采用综合分析法对成型条件进行了综合评价。结果发现：颗粒形状为类棱锥体，粒度为1~4 mm、压缩速度为60 mm·min-1、保压时间为75 s时，沙柳生物质的成型特性最好。以上研究可为沙柳等沙生灌木类生物质燃料的实际致密成型生产过程提供数据参考与借鉴。
  • C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型的建立
    张丹丹, 宋克兴, 皇涛, 张学宾, 侯文武, 霍华, 钟建英
    锻压技术. 2020, 45(3): 159-165. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.026
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    以C194铜合金为研究对象，利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了室温单向拉伸实验，获得了应变速率分别为0.01，0.1，1和10 s-1的应力-应变曲线，构建了C194铜合金室温本构方程，验证了本构方程的准确性。基于Deform-3D有限元数值模拟平台，建立了C194铜合金轧制冷塑性变形有限元模型，并在相同工艺条件下进行了轧制变形实验，结果表明：除第5道次模拟结果与实验的厚度相对误差值为11%之外，其余误差值均小于10%，验证了轧制冷塑性变形有限元模型的可靠性和精确性。为研究C194铜合金板带变形规律及工艺优化奠定了基础。
  • Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金形变软化行为及本构方程建立
    寇鑫, 于建民, 刘海军, 崔婧玉, 张治民, 卢知渊, 罗妮娜, 王红海
    锻压技术. 2020, 45(3): 166-173. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.027
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    使用型号为Gleeble-3500的热压缩实验机进行热压缩实验，在实验中调控温度和应变速率，绘制流变应力曲线图并进行分析。对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度为360~480℃、应变速率为0.001~1 s-1、并且热压缩试样的最大变形程度为60%条件下的形变软化现象进行了研究。经研究发现，Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的形变软化行为主要受其在不同变形条件下的动态再结晶行为的影响。设定材料常数α、n、A和Q与应变构建影响关系，将应变考虑在内后，建立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金本构方程，其平均变形激活能为232.54 kJ·mol-1。进行了误差检验，得到的峰值应力的实验值与计算值的平均相对误差的绝对值仅为5.5%，说明了建立的本构模型精度较高。
  • 车体用挤压态Al-6.5Zn-1.55Mg-0.25Cr-0.1Zr合金晶粒取向及应力腐蚀性分析
    白云, 唐明
    锻压技术. 2020, 45(3): 174-178,184. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.028
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    对含有不同显微组织形态的Al-6.5Zn-1.55Mg-0.25Cr-0.1Zr铝合金开展耐应力腐蚀表征，利用EBSD和TEM处理方法深入探讨了试样发生应力腐蚀开裂的特性。研究结果表明：晶粒形成了许多小角度晶界，大角度晶界基本都是由纤维状晶界构成。以挤压工艺制备的Al-Zn铝合金可以对再结晶过程起到抑制作用，由此减小大角度晶界的比例。有大量亚稳态球形MgZn2颗粒分布于等轴晶组织以及纤维组织晶粒中，还有大量纤维组织出现在亚晶结构中；在纤维组织中还可以观察到一些非常细小的亚晶界析出相，颗粒尺寸只有12 nm。原始组织会减小应力耐腐性，在不同时间的裂纹扩展方向也存在较大差异，在临界深度处变成横向排布的裂纹。大角度晶界成为应力腐蚀裂纹的高效扩展通道，当形成小角度亚晶界后则能够对裂纹扩展发挥抑制作用。
    • 理论与实验研究
  • 退火工艺对高温叠轧AZ31镁合金板材组织与性能的影响
    廖本洪, 时来鑫, 胡励, 宋登辉, 周涛
    锻压技术. 2020, 45(3): 179-184. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.029
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    将高温叠轧变形和退火再结晶相结合，尝试共同调控AZ31镁合金板材的组织与织构。在300℃下对高温叠轧AZ31镁合金板材进行不同时间的退火处理，并研究了退火对高温叠轧板材组织、晶粒取向和力学性能的影响。结果表明：随退火时间的增加，界面结合质量逐渐提高，当退火时间为30 min时，部分区域出现冶金现象；显微硬度随退火时间的增加而降低；延长退火时间，高温叠轧板材非基面取向晶粒比重显著增加，同时，高温叠轧历史累积应变量、后续退火两者共同作用促使AZ31镁合金板材基面织构显著弱化。
  • AISI8630钢泥浆泵排出缸失效分析及工艺改进
    祁庆花, 刘佳, 曹琨, 李国洲, 韩文科, 杨德生
    锻压技术. 2020, 45(3): 185-189. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.030
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    针对AISI8630钢锻件在实际生产中出现的锻造失效问题进行了研究。采用"EAFLFVD铸锭"工艺冶炼AISI8630钢锭，钢锭锻造成泥浆泵锻件，经热处理加工后探伤发现密集性缺陷。通过化学成分、低倍分析和金相显微分析，对产生的缺陷进行分析研究。结果表明：宏观检测受检面有许多裂纹，将裂纹打开，发现断口存在明显的白点缺陷；近裂纹附近有灰色硫化物夹杂，存在明显的组织偏析现象，远离裂纹处的金相组织无明显差异。通过加强冶炼过程控制，对钢锭进行锻前消氢、消应力退火及锻后250℃以下缓冷处理等工艺优化，避免了白点缺陷的形成，并经现场验证得到合格产品。
    • 计算机应用
  • 不确定环境下一维下料问题
    马俊燕, 韩志会, 骆德铖, 韩贺春, 肖海华
    锻压技术. 2020, 45(3): 190-196. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.031
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    针对实际工程中一维下料所处环境的不确定性，建立数学模型，提出一种基于递推矩阵的列生成算法求解。首先以原材料使用量最少为目标，建立确定环境下数学模型和随机环境下料模型；然后通过实验对比发现，随机环境能增加材料利用率，更加符合实际生产需求。通过建立随机期望值模型，生成随机值，将随机规划问题变成常规线性问题进行分析计算，并使用基于递推矩阵的列生成算法进行计算下料方案。根据实例优化计算所得结果，通过分析可知，在随机大量订单环境下使用基于递推矩阵的列生成算法，不仅能够减少下料方式，而且能够降低原材料消耗量。为有效提高工厂材料利用率、减少下料和降低成本提供了一种方式。
  • 基于UG二次开发的精锻航空叶片型面参数提取技术
    王溢鸿, 吕彦明, 刘泽涛, 刘东帅, 杨华
    锻压技术. 2020, 45(3): 197-202. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.03.032
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    针对精锻航空发动机叶片型面特征参数的提取的实用性要求，研究了基于UG环境下航空叶片型面特征参数的提取技术，对于叶片型面的检测，主要针对的是叶片的各个截面参数，如前后缘、弦长、最大叶型厚度等。针对叶型的前、后缘特征，采用带约束的最小二乘法进行轮廓拟合；针对弦线特征，在坐标变换原理的基础上，采用投影法求解弦长和弦线角；针对中弧线特征，采用内切圆法求解，同时提取内切圆的圆心位置，求解出叶型的最大厚度等。最后，以某型号叶片为例，将提取数据与理论叶型参数值进行对比，验证了该技术的准确性。通过提取的截面轮廓特征数据，可以为测量路径规划、测量数据配准和线轮廓误差评定所需的参数提供理论支持。
锻压技术
Forging & Stamping Technology
ISSN 1000-3940
CN 11-1942/TG

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