2020年, 第45卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-25

  

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综述
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  热锻模3D打印制造与再制造技术及其装备的研发和应用

  夏巨谌, 胡洪斌, 赵海涛, 邓庆文, 邓磊, 李中伟, 余圣甫

  锻压技术. 2020, 45(8): 1-5. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.001

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  热锻模使用寿命低成为热锻件制造成本高的关键因素之一。在热锻模使用寿命低的原因分析与传统制造及修复方法存在问题的基础上,提出了热锻模3D打印制造与再制造技术的路线图,阐述了所提路线中每个步骤的技术内涵及其操作方法;研究了3D打印规划制订及规划实施、模膛表面的光洁加工及三维精密测量、失效模膛表层切除加工及模膛表层3D打印再制造等关键技术及装备;最后,通过汽车转向节热锻模修复再制造实例验证了技术的先进性及实用性。与传统方法相比,热锻模的制造/再制造效率提高了3.17倍,成本降低了75%,寿命提高了4.47倍。
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  径向锻造机锤头驱动方式的发展与思考

  武哲, 柯锋贤, 姜旭庆

  锻压技术. 2020, 45(8): 6-15. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.002

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  首先,简要介绍了径向锻造机组的结构特点和工作原理,总结了近半世纪来国外机械驱动、液压驱动、机液混合驱动径向锻造机的锤头驱动方式的主要研发进展,对其典型产品的相关技术特点和产品型谱进行了分析对比。然后,详细介绍了径向锻造机在我国的发展概况和技术现状,指出全液压式径向锻造机及其生产线的全面国产化是我国锻压行业的迫切需要。故障预测与健康管理、智能制造是径向锻造机锤头驱动方式发展的主旋律,薄壁无缝钢管的锻打极限问题和更高锻打频次的追求将促使机械式径向锻造机锤头驱动方式由偏心轴滑块结构向双叶驱动轴结构演变。
锻造
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  基于Deform汽车内水套的热压成形工艺优化

  王琪, 朱鲲捷, 陶丽佳, 袁海平, 赵耀

  锻压技术. 2020, 45(8): 16-22,31. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.003

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  作为电机冷却系统重要组成零件之一的定子内水套,其强度以及耐用性直接影响到冷却装置的寿命,基于电动汽车定子内水套的三维模型,运用Deform-3D软件,对其三维模型进行热压成形过程的仿真分析,从而达到在锻造水套前对热处理后的定子内水套进行一个初步的分析,主要包括:水套金属应力分布、内部缺陷、形成状态以及成形质量。通过分析研究热压水套表面的纤维组织的流线特征,根据仿真分析实现了对水套尺寸的优化设计。该研究实现了对水套尺寸的控制以及其内部金属流线的优化,避免了发动机的转子在其内部高速、高温运行状态下产生表面裂纹的现象,提高了汽车定子内水套的加工质量。
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  DEFORM-3D在整体辗钢车轮预锻模具型腔分析中的应用

  孙晓明, 魏华成, 杜晓钟, 侯沛云, 张佳敏, 李树林, 汪文博

  锻压技术. 2020, 45(8): 23-31. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.004

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  依据某840D型车轮产品结构图设计了3种不同方案的预锻模具,并使用塑性精锻有限元软件DEFORM-3D,对该车轮的预锻和精锻工序进行数值模拟,通过对比分析模拟结束后车轮的等效应变、等效应力、温度以及模具的填充性,来讨论3种不同方案模具型腔设计的合理性。结果表明:第3种设计方案中车轮的等效应变满足大于0.69~1.10的要求;最大等效应力为409 MPa,并且除了轮毂部位之外其余部位的等效应力均比较小,优于其他方案;锻件的主要温度分布区间为1100~1240℃且温度分布比较均匀;金属流动均匀性优于其余两种方案。结合现场试验数据修正后,所做的工作对现场具有一定的参考作用。
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  铝合金防尘围罩成形缺陷分析及工艺优化

  林程峰, 吴丹萍, 叶能永, 吴挺, 黄梓灿, 王蕾

  锻压技术. 2020, 45(8): 32-37. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.005

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  为实现汽车零部件轻量化、提高模具寿命,针对汽车电子真空泵铝合金防尘围罩冷锻变形过程中的底部“掉圈”和模具高水平受力的情况,采用Deform-3D有限元方法对其成形过程进行了仿真分析,研究了缺陷产生的原因,并对成形工艺和模具结构进行了优化。研究结果表明:铝合金防尘围罩“掉圈”现象产生的原因是由于在成形过程中底部边缘的坯料因弯曲变形最后填充,而在充填过程中金属流动发生相对剪切,导致边缘金属脱落;通过对坯料结构进行优化可有效解决防尘围罩“掉圈”现象;通过降低凹模直壁高度可有效缓解凸模高水平受力的情况,从而提高模具寿命。
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  封严圈锻造应力裂纹分析与预防

  秦婷婷, 朴学华, 江杨辉, 左华付

  锻压技术. 2020, 45(8): 37-41. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.006

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  采用金相分析、断口分析、有限元模拟、试验验证相结合的方法,对某航空发动机封严圈锻件分模面位置裂纹产生的原因进行了分析和验证。结果表明:分模面转接R处裂纹的产生主要与预锻坯尺寸有关,如环形坯料局部厚度偏大,则模锻成形过程中局部多余金属形成飞边时,R处流动速度差异增大,附加应力也随之增大,当附加应力与外界作用的应力之和超出材料的强度极限时即产生裂纹。此外,模具飞边槽圆角半径r值和桥部高度尺寸偏小,会增大裂纹出现的倾向。改进环形坯料壁厚控制的工艺方法,最大壁厚不大于21 mm;模具飞边槽桥部高度增加至8 mm,圆角半径增大至5 mm,同时控制锻坯的加热过程、模具温度和润滑等可有效预防此锻造裂纹。
板料成形
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  大尺度薄壁曲面整体构件流体压力成形技术与装备

  刘伟, 徐永超, 胡蓝, 张志超, 苑世剑, 郭立杰, 严建文

  锻压技术. 2020, 45(8): 42-48. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.007

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  提出大尺度薄壁曲面整体构件流体压力成形新技术,建立了曲面薄壳流体压力成形理论模型,分析了材料参数、几何参数对流体压力的影响规律,采用能量法解析出临界起皱应力,获得了厚径比、流体压力对临界起皱应力的影响规律;通过工艺实验建立了流体压力成形工艺窗口,验证了临界流体压力预测的正确性。开展了3 m级薄壁曲面构件流体压力成形工艺仿真,分析了加载路径对反胀区形状、应力的影响,获得了合理的流体压力;研发出世界上最大的数控流体压力成形装备,最大成形力为150 MN,流体体积为5 m³。开展了大型铝合金薄壁曲面构件(厚径比<2‰)的成形工艺研制,在国际上首次采用厚度与构件相同的铝合金薄板直接成形3 m级整体薄壁曲面构件。
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  带纵筋平板的轧制成形规律与极限研究

  毛华杰, 赵耀宁, 兰箭

  锻压技术. 2020, 45(8): 49-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.008

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  带纵筋平板是一种结构复杂的异型板,其在轧制成形过程中型槽内金属填充不足、凸筋成形难的问题比较突出。针对该问题,提出了一种新的带纵筋平板轧制成形工艺方法,采用两道次将带纵筋平板轧制成形。将第1道次轧制的轧辊组设计成上辊有型槽、下辊有弧形的凸起结构;在第2道次轧制的轧辊组中,将上辊设计成与第1道次同尺寸的型槽,下辊设计为平辊。采用这种多道次轧制方法可以有效地促进金属向上辊型槽内流动,促进凸筋的增长。通过Abaqus有限元模拟,分析了辊型结构对筋高和成筋率的影响规律以及不同板厚的凸筋的成形极限,从而得到成形较好的工艺参数。通过开展实验,发现实验结果和模拟结果基本一致,这为后续的异型板的精密成形研究提供了理论基础。
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  面向板料姿态多方位调整式数控渐进成形的成形轨迹生成

  朱虎, 李吉龙

  锻压技术. 2020, 45(8): 56-61. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.009

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  为了解决大成形角板材件的数控渐进成形问题,提出一种面向板料姿态多方位调整的成形轨迹的生成方法。研究出通过板料姿态面与刀位面求交方式生成出能够调整板料姿态面的成形轨迹生成算法,并利用C++语言在Windows 7环境下完成了算法实现,并给出了算法应用实例。算法应用实例表明,该算法能够生成出可应用于板料姿态多方位调整的成形轨迹。最后,采用实际成形实验,对所提板料姿态多方位调整的成形轨迹生成算法进行了验证和评估。实验结果表明,该成形轨迹在数控渐进成形中能够多方位调整板料姿态,使得包含有大成形角的板材件能够顺利成形,最大厚度为0.872 mm、最小厚度为0.204 mm、平均厚度为0.729 mm。
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  汽车前梁后部零件全工序成形回弹仿真及模面补偿研究

  段磊, 夏磊, 李庆宝, 白帆, 张洋

  锻压技术. 2020, 45(8): 62-69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.010

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  高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料→拉延→修边、侧冲孔、翻边→整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。
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  乘用车门外板表面缺陷分析及措施

  李恒佰, 韦韡, 张峰, 李开文, 周乐育, 王明

  锻压技术. 2020, 45(8): 69-75. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.011

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  以乘用车门外板为研究对象,研究了表面曲率对零件表面缺陷的影响。通过对多种零件的数据对比和经验分析,提出了零件表面斜度与表面缺陷等级的对应关系,即:当斜度小于0.003时,表面缺陷不可见;当斜度大于0.009时,表面缺陷不可接受。利用表面曲率分析的方法,对门外板高风险区域进行识别,结合Autoform软件对冲压过程中的滑移线以及面畸变等缺陷进行预测,并根据分析结果采取相应的补偿措施。结果表明,优化后的门外板经过GSQE检测,表面缺陷可得到有效抑制和消除,达到了乘用车门外板的质量要求。
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  5A06铝合金高筋蒙皮热压成形规律及尺寸精度研究

  秦中环, 李保永, 韩春岭, 薛杰, 张志来, 武永, 陈明和

  锻压技术. 2020, 45(8): 76-82. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.012

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  以5A06铝合金高筋蒙皮为对象,研究了高筋蒙皮件的结构尺寸及其热压成形工艺中的变形温度、保温时间、保压压力等工艺参数对热压成形件尺寸精度的影响规律。高筋蒙皮热压成形时,随着筋高与蒙皮厚度比值的增加,蒙皮表面凹陷程度增加,端面收缩程度减小;随着保压压力和保温时间的增加,蒙皮表面凹陷程度降低,端面收缩程度增加,侧面倾斜角度降低,回弹减小;随着横向筋宽度的降低,表面凹陷程度减小,端面收缩程度增加,当横向筋宽度降低至2 mm时出现高筋起皱;变形温度对表面凹陷程度和端面收缩程度没有明显的影响。根据5A06铝合金高筋蒙皮热压成形实验研究,确定最佳工艺参数为:变形温度为350~400℃,保温时间为40 min以上,保压压力为6 MPa左右。
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  复杂鼓包蒙皮成形技术分析与优化

  陈根发, 方继钊, 王勇, 魏耀光, 曹大宁

  锻压技术. 2020, 45(8): 82-87. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.013

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  针对曲率复杂、工艺性差、加工难度大的复杂鼓包蒙皮,以某型飞机机轮舱腹板鼓包蒙皮为例,对零件的结构特点及成形难点进行分析。采用理论分析及有限元仿真分析技术,研究了落锤成形、拉伸+落锤成形、拉伸成形3种成形技术对应的模具型面设计、加工特点、加工工艺路线和优缺点,得出拉伸成形可取代落锤成形并提高零件的成形质量、节约工装、缩短生产周期。通过返修模具局部型面的方法解决了现场零件拉伸成形试验过程中产生的局部区域死皱及不贴模等缺陷,得出通过模具设计及工艺参数改进等方法可解决复杂鼓包蒙皮拉伸成形过程中的缺陷,为同类复杂鼓包零件的成形提供了解决思路。
管材成形
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  空心管锻件精密辊锻成形工艺数值模拟

  杨勇, 徐超, 曹乃强, 孙国强, 侯惠敏, 任伟伟, 陈祥龙

  锻压技术. 2020, 45(8): 88-93. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.014

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  通过对空心管锻件的工艺分析,基于数值模拟技术,对空心管锻件精密辊锻成形工艺进行了研究。在研究中发现,按照现有辊锻理论设计工艺模具时,空心管锻件在第1道辊锻时椭圆截面靠近辊缝处的内表面有应力集中和折叠现象产生,这与现有辊锻理论存在一定的偏差,要严格控制各道次辊锻延伸系数。为此,对工艺进行了优化设计,采用4道次辊锻成形。最终模拟结果显示,空心管锻件沿轴线方向上壁厚尺寸有一定的波动,局部壁厚有增厚现象,但最终辊锻成形后外形规则、无飞边、内部光滑无缺陷、工件流线分布合理,获得了较为理想的效果。
特种成形
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  铝合金异形截面大型环件胀形工艺及优化

  魏辉, 兰箭

  锻压技术. 2020, 45(8): 94-98,105. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.015

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  针对2219铝合金5 m级异形截面机匣环锻件,展开冷胀形工艺分析和优化,以达到使环件直径扩大至目标尺寸且使环件各部分的应变均匀性提高的目的。设计了环件的冷胀形工艺,并利用Deform-3D对环件冷胀形工艺进行有限元分析,提取有限元分析结果,并在环件不同位置做应力分析,得出了冷胀形工艺下环件的变形特点和变形规律;结合环件冷胀形工艺的变形特点,对原有胀形工艺进行优化,提高了环件各部分的应变均匀性,并通过实际的胀形工艺实验验证了工艺的有效性。另外,设计了环件胀形时瓣模转动的方案,使环件变形得到优化,优化后的胀形工艺使环件各区域的应变均匀性有了较大提升,为2219铝合金5 m级异形截面机匣环锻件冷胀形工艺提供了一个可靠的理论分析和优化方案。
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  基于克里金模型和遗传算法的楔横轧连杆毛坯优化

  黄超群, 来飞

  锻压技术. 2020, 45(8): 99-105. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.016

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  以DEFORM-3D数值模拟和遗传算法为手段,以连杆楔横轧制坯工艺作为研究对象,将展宽角、成形角、第一把楔的高度、初始坯料温度作为设计变量,将第一主应力作为优化目标,利用克里金模型构建设计变量和优化目标之间的映射关系,利用遗传算法对克里金模型进行全局寻优。得到了连杆毛坯楔横轧工艺的最优参数组合,即展宽角为32°、成形角为8.99°、第一把楔的高度为6.21 mm、初始坯料温度为1200℃。最后,将得到的最优工艺参数用于数值仿真和实验验证。结果表明,优化后的工艺参数使得中心区域最大第一主应力从77 MPa下降至35 MPa,并且消除了原有工艺毛坯中心区域出现的裂纹缺陷。
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  收口工艺对螺母表面残余应力分布的影响

  随磊, 詹玉婷, 王建华, 汪亦凡

  锻压技术. 2020, 45(8): 106-112. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.017

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  为控制螺母表面残余应力值以防止螺母出现裂纹以致损坏,利用ABAQUS有限元分析软件,使用控制变量法分析了收口深度、收口速度及收口盘圆角半径3个收口工艺的不同参数值对螺母表面残余应力分布的影响规律,并通过实验结果与仿真结果对比,验证了有限元仿真结果的准确性。结果表明:螺母的圆柱部分呈现残余压应力、圆弧部分为残余拉应力,轴线方向(S22方向)的残余应力最大;螺母表面残余应力分布随收口深度和收口速度的变化呈现相同的趋势;收口盘圆角半径对螺母表面残余应力的集中现象有较大的影响。最后实验结果表明,与有限元仿真预测趋势相吻合,偏差较小。
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  基于数值模拟的大口径厚壁深盲孔件热挤压成形工艺参数研究

  庞海平, 杨秀清, 周承恩, 雷丙旺

  锻压技术. 2020, 45(8): 112-116. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.018

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  针对一种大口径厚壁深盲孔件的热挤压成形工艺,利用DEFORM-2D有限元软件,建立了不同尺寸坯料和不同挤压模具角度的轴对称有限元模型,对不同参数下的热挤压过程进行了模拟分析。对模拟结果的分析表明,盲底高度小于300 mm时,热挤压过程中盲孔底部与芯棒过早分离,导致折叠的产生,而在大于300 mm时折叠现象可以忽略不计。模拟给出了盲底高度、挤压模具角度与实心段长度的关系,分析了工艺参数对盲孔内部结构的影响,提出了解决方案。根据分析结果,确定了坯料尺寸和形状以及模具的主要结构参数。与实际热挤压结果进行了比较,吻合较好。给出了热挤压后构件的等效应变分布规律,为进一步确定和优化热挤压工艺参数提供了依据。
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  铝合金板材电磁脉冲包边成形工艺的数值模拟

  张润凯, 朱卫东, 翟月雯, 陆辛, 郝建强

  锻压技术. 2020, 45(8): 117-126. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.019

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  为了探讨基于电磁脉冲成形(EMF)的铝合金包边工艺的可行性,通过数值模拟研究了在不同的翻边长度、磁脉冲放电电压、线圈与板材之间距离的条件下,6014-T4铝合金板材的电磁力分布、磁感应强度以及弯曲变形规律。最后,通过实验对数值模拟结果的准确性进行了验证。实验结果表明:翻边长度越大、磁脉冲放电电压越大、线圈与板材之间的距离越短,铝板获得的磁脉冲驱动力越大,铝板弯曲变形程度越大;当磁脉冲放电电压低于2.0 kV时,铝板预包边角度不足,而当磁脉冲放电电压过高时,铝板与预包边凸模碰撞而引起回弹,说明电磁脉冲放电能量必须与预包边凸模角度相匹配。
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  基于热辊弯工艺的汽车前保险杠变强度优化设计

  袁静玺, 贾丽刚, 石磊

  锻压技术. 2020, 45(8): 127-133. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.020

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  为提高某车型前保险杠横梁碰撞性能,优化其碰撞过程中的变形模式,基于热辊弯工艺特点,以前保险杠横梁不同承载区域的强度为变量,采用拉丁超立方生成样本数据并计算,对计算结果应用移动最小二乘法构建近似模型,以峰值载荷最大值为目标,以变形量为约束条件,通过遗传算法进行优化求解,得到汽车前保险杠横梁变强度优化设计方案。优化结果表明:变强度前保险杠方案相较于基础模型方案,峰值载荷提高了4%,变形量降低了65%,变形模式及碰撞性能方面均得到了提升。根据优化设计方案完成变强度热辊弯样件的试制,结果显示:通过在管件不同位置进行差异性淬火强化能够实现变强度分布。
装备与成套技术
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  锻压机床用转台轴承摩擦力矩研究

  张开哲, 张占立, 王恒迪, 张文虎, 刘延斌

  锻压技术. 2020, 45(8): 134-140. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.021

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  摩擦力矩是转台轴承的重要性能参数之一。针对转台轴承摩擦力矩精确建模问题,基于BP神经网络与二阶响应曲面法,提出了一套新的预测转台轴承摩擦力矩的方法体系,评估了两种模型的决定系数R²、均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE。结果表明:BP神经网络的拟合度优于二阶响应曲面法。YRT100转台轴承摩擦力矩的测试试验表明:传统力矩计算模型、二阶响应曲面模型和BP神经网络模型的平均误差分别为19.72%,9.76%和4.42%,说明BP神经网络模型的预测精度较高。研究结果为数控转台的摩擦补偿及转台轴承的低摩擦优化设计提供了一定的理论依据。
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  直驱式电液伺服模锻锤控制系统AMESim仿真及控制研究

  毛玺, 聂少武, 李阁强, 丁银亭

  锻压技术. 2020, 45(8): 141-149. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.022

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  传统模锻锤采用定转速液压泵、蓄能器和打击阀方案实现对锤头的打击能量控制,存在打击能量可控性差、精确差,打击阀易损坏、寿命短等问题,提出一种采用交流伺服电机驱动定量泵的模锻锤打击能量控制方案,称为直驱式电液伺服模锻锤。针对这种新型模锻锤控制系统的精确控制问题,采用AMESim和Simulink仿真分析,提出了合适的解决方法。首先,建立交流永磁同步伺服电机和液压系统联合仿真模型,仿真分析出锤头速度和位移、泵流量及电机转速曲线,结果表明,锤头打击能量可以通过电机转速实现精确控制。针对传统PID对非线性控制的局限性,提出了一种小波神经网络PID模锻锤压力与速度的控制策略。利用c SPACE系统控制原型,通过半实物物理仿真,验证了控制方法的有效性。
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  基于机器人的自动取料设备设计与应用

  刘心声, 柳青

  锻压技术. 2020, 45(8): 150-155. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.023

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  为降低某电池检测输送线中取料设备的制造成本、减小输送线的占地布局、提高生产效率,设计了一套机器人自动取料设备,包括机器人、转塔A、转塔B及水平输送皮带组件,通过各组件的配合自动完成电池的取料、输送至后端设备。并为兼容不同的装电池盒型设计了一套柔性机器人夹具,该夹具设计有铷磁铁组,以实现电池组的抓取。水平输送皮带设置有挡边、黑磁铁及对射传感器,机器人与输送皮带挡边刮碰,同时受到皮带下方黑磁铁的作用,实现电池的取料;对射传感器实现皮带上电池有无的检测,输送皮带实现电池的输送。整个过程只需1人,将整盘电池放置于转塔之上,与原有设备相比,有效地降低了制造成本、人工成本,并提高了生产效率,目前该设备已投入实际生产,整线运转良好。
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  变频系统对于辊锻机机械手的改造与应用

  朱明亮, 丁宵月, 张中琳, 郑忱

  锻压技术. 2020, 45(8): 155-163. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.024

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  为了提高旧型号的辊锻机机械手的运行精度和工作效率,本次改造将机械手纵向运动的液压驱动方式更改为变频调速驱动方式。突出介绍了改造中所用变频系统的组成与功能特点。在硬件设计中需要注意,在搭建系统时要保持变频器信号的稳定性与消除对周边信号的干扰等;在软件设计中,给出了几个重要参数的含义,并且编写了PLC梯形图。整个系统改造后,实际运行流畅,并且通过负载测试,变频系统元器件参数正常。通过本次改造可以得出:变频系统不仅能简化控制系统的硬件构造,并且还提高了设备的运行精度,减少了维护成本。改造后的系统使机械手运行更高效,也满足设备在当前自动化控制中控制灵活、可扩展等的需求。
模具
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  基于Archard理论对变速叉预锻凹模寿命分析

  陆元三, 李颖颖, 王培安

  锻压技术. 2020, 45(8): 164-169. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.025

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  为预测变速叉预锻凹模的使用寿命,基于数值模拟和Archard理论,对变速叉热锻成形过程中凹模磨损的主要区域以及导致磨损的原因进行分析,并利用正交试验对预锻凹模磨损严重区域进行优化,根据预锻凹模磨损严重区域单次最优磨损量与总磨损量的关系,建立数学拟合公式求解。模拟结果可知,热锻成形过程中,凹模磨损最严重的位置在P4区域,P4区域凹模磨损量最优的工艺参数组合为A₁B₂C₃D₃,通过建立P4区域凹模磨损量和锻造次数间的函数关系,证明了变速叉总磨损量与单次磨损量不仅仅是简单的线性关系,并提出锻造次数和变速叉凹模总磨损量的求和公式,求得变速叉预锻凹模寿命为92130次。模拟结果有效地提高了变速叉实际生产中的研发成功率,降低了试模成本。
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  后备箱门锁保持架冲压工艺分析及级进模设计

  李金强, 王海军

  锻压技术. 2020, 45(8): 170-174,178. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.026

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  通过对某款汽车后备箱门锁保持架零件的板料成形过程进行模拟,结合对零件工艺内容的分析,确定采用一种中间载体的双排级进模具来实现其生产,材料利用率为45.6%。该级进模具共11个工位,成形内容包括冲裁、拉深、弯曲、冲孔、落料等。为保证零件的尺寸精度,在工序安排时先完成零件上拉深、弯曲工艺内容,再完成中间开口部分的冲裁工艺。在确保料带的输送稳定和级进模动作连续方面,模具采用弹性卸料板卸料、承料块托料的结构,并在冲压的中间过程增设辅助定位孔设计,利用导正销钉进行定位。在实际生产使用过程中,模具使用性能稳定,所得零件产品达到设计精度,同时也满足批量生产的要求。
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  耳环安装零件多工位级进模设计

  袁博, 张耀, 陈淑花

  锻压技术. 2020, 45(8): 175-178. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.027

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  根据耳环安装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。由于耳环安装零件结构不对称,故其排样设计采用对称排结构,导正孔设计在双排中心线处,保证板料在移动过程中的平稳,从而确保板料冲裁、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。该耳环安装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,由于耳环安装零件的精度要求较高,故进行了多个空工位的设计,以确保其成形精度。结果表明,耳环安装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63.3%,极大地节省了材料。
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  CH1018转向节锤锻模具优化设计实例

  徐皓, 刘江

  锻压技术. 2020, 45(8): 179-183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.028

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  针对CH1018转向节锻件,基于其形状、结构和锻造成形工艺,分析了其在模锻中的成形难点,并结合锻造工艺方案及主锻造设备吨位的计算,对预锻模型腔及其飞边槽进行了优化设计,飞边槽采用双仓结构,飞边桥间隙由4 mm优化至3 mm,桥宽由10 mm增加至12 mm,并应用到实际批量化生产制造中。优化设计后采用机械压力机并结合制坯模具,对制坯、预成形工步进行了简化,得到的锻件充填效果好、结构紧凑、材料利用率高、生产效率高,产品合格率由95.6%提高至99.2%。此设计实例为叉孔类复杂锻件的成形提供了一种在机械压力机上制坯与锤上模锻相结合的方法。
材料与成形性能
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  12%Cr超超临界转子钢热变形行为及高温塑性本构方程

  张学忠, 刘建生, 何文武, 孔晓寒, 杨春鹏

  锻压技术. 2020, 45(8): 184-189. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.029

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  以12% Cr超超临界转子钢作为研究对象,借助Gleeble-1500D热模拟实验机,在变形温度为900~1250℃,应变速率为0.005,0.05,0.5和5 s^-1,变形量为50%的条件下,对试样进行热变形压缩实验。通过实验得到了该材料在不同参数下的应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导出12% Cr超超临界转子钢最大变形抗力本构方程,并分析了不同热加工条件下12% Cr超超临界转子钢的微观组织。通过实验可以得出:12% Cr超超临界转子钢对变形温度和应变速率的变化较为敏感,变形温度越高,应变速率越低,所对应的应力值越小,再结晶现象越容易发生。12% Cr超超临界转子钢的变形激活能为Q=5.266×10⁵J·mol^-1。
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  渗氢工艺对TA15钛合金氢含量和显微组织的影响

  梁培新, 朱卫东, 杨刚, 翟月雯, 周乐育

  锻压技术. 2020, 45(8): 190-194. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.030

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  在真空管式炉中对TA15钛合金进行渗氢处理,采用称重法得到了氢含量,并利用扫描电子显微镜观察其显微组织,研究了渗氢温度、渗氢压力对氢含量和显微组织的影响规律。研究结果表明:TA15钛合金的氢含量随着渗氢温度和渗氢压力的增加而增加,当渗氢温度为800℃、渗氢压力为0.3~0.4 MPa时,氢含量为0.28%,较稳定;渗氢温度和渗氢压力会影响TA15钛合金的组织形态,(α+β)相片层间距随渗氢温度和渗氢压力的升高而增加,渗氢后的β相含量随着氢含量的增加而增多,在炉冷过程中β相又析出了α相和氢化物。
理论与实验研究
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  Fe-2Cu-0.5C粉末烧结钢高温拉伸流动应力及预测

  李强, 郭彪, 吴辉, 敖进清, 李肖, 张羽

  锻压技术. 2020, 45(8): 195-204. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.031

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  在变形温度为850~1000℃、应变速率为0.1~10 s^-1条件下,通过Gleeble-3500热模拟试验机,对Fe-2Cu-0.5C粉末烧结钢进行了高温拉伸测试,并通过有限元模拟修正了测得的真应力-真应变曲线,分析了粉末烧结钢的高温拉伸变形行为,并建立了本构方程预测其高温拉伸流动应力。结果表明:有限元模拟能够有效地修正高温拉伸真应力-真应变曲线,最大限度地减小由样品温度梯度带来的误差。修正后的流动应力在变形初始阶段随应变的增加迅速增大;之后,随着应变的继续增加,流动应力增速减缓,达到峰值后趋于平稳直至试样断裂。建立了具有较高预测精度的Fe-2Cu-0.5C粉末烧结钢高温拉伸流动应力本构方程。本构方程的流动应力预测值与修正值吻合较好,相关系数为0.99801,平均绝对相对误差为0.92%。
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  5A06铝合金的高温变形行为分析及本构模型研究

  王敬, 梁强, 李永亮

  锻压技术. 2020, 45(8): 204-211. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2020.08.032

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  采用热模拟实验机对5A06铝合金进行了变形温度为300,350,400,450和500℃,应变速率为0.01,0.1,1和10 s^-1不同热变形条件下的等温压缩实验,分析了变形温度和应变速率对5A06铝合金热变形行为的影响,基于实验数据建立了5A06铝合金的Johnson Cook初始本构模型,并在此模型基础上进行了修正。研究结果表明:5A06铝合金热压缩时的热变形应力与变形温度、应变及应变速率均有关,热变形应力随着应变的增大先快速增大,然后逐步减小直至稳定,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;与Johnson Cook初始本构模型相比,修正后的本构模型具有更高的预测精度,更能准确地表达5A06铝合金热变形应力与热变形条件之间的关系。