2021年, 第46卷, 第12期　
刊出日期：2021-12-25
  

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    锻造
  • 高压共轨锻件预制坯的形状优化设计
    马新武, 赵昌德, 王广春, 刘虹, 郑富元, 赵国群
    锻压技术. 2021, 46(12): 1-5. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.001
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    为了提高材料的利用率，对Q4041高压共轨锻件预制坯的形状进行了优化设计。根据实际生产中终锻件中间部位飞边量较大的情况，设计了哑铃型预制坯形状，提出了采用辊锻制坯代替现有制坯的工艺方法。设计了4种不同形状的预制坯形状，采用有限元软件对设计的预制坯进行了锻造过程模拟。采用机加工方式制备了预制坯，进行了实际的锻造实验，并与模拟结果进行对比，确定了4种辊锻预制坯方案中能够完全充满型腔且飞边量最小的预制坯形状。实验结果表明，有限元模拟结果与实际的锻造过程相一致，采用优化的预制坯进行锻造生产可以减少35%的飞边，因此，采用辊锻制坯工艺是可行的。
  • 航空框梁构件等温局部锻造成形的材料跨变形区转移规律研究
    唐海兵, 魏科, 钟锐, 何国云, 丁潼
    锻压技术. 2021, 46(12): 6-12. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.002
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    针对航空框梁构件等温局部锻造过渡区材料跨变形区转移而导致折叠缺陷的问题，基于Deform有限元模拟与正交试验相结合的方法，研究了变形速度、摩擦因数、变形温度及过渡区坯料厚度分配对于材料跨变形区转移的影响规律及影响的显著性。结果表明：摩擦因数和坯料体积分配对材料转移的影响较大，而变形速度和变形温度对材料转移几乎没有影响；较大的摩擦因数和较少的坯料体积分配，可减少材料跨变形区转移量，降低折叠风险。通过选取较优的模拟方案进行分析与对比，发现过渡区材料转移量明显减少，避免了过渡区折叠缺陷的产生。
  • 7075铝合金多向锻造过程的元胞自动机数值模拟
    黄东英, 张磊, 刘晓红
    锻压技术. 2021, 46(12): 13-19. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.003
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    为研究7075铝合金在强塑性变形前后组织演变的元胞自动机（CA）数值模拟的可靠性，基于热压缩的真应力-真应变曲线，建立了7075铝合金的再结晶、位错密度、流变应力和形核率模型，利用元胞自动机法模拟7075铝合金的多向锻造过程，分析模拟后合金的晶粒分布和晶粒演变，并与合金在多向锻造前后的电子背散射衍射（EBSD）试验结果进行对比分析。结果显示：模拟所得合金的平均晶粒尺寸为6.813 μm，而试验所得合金的平均晶粒尺寸为6.57 μm，且模拟所得锻造前后的合金晶粒尺寸和分布情况与试验结果相符。表明通过CA法模拟7075铝合金多向锻造过程的结果与其试验结果的吻合度较高，CA法对合金平均晶粒尺寸的预测和晶粒分布特征的观测具有一定的可信度。
  • GH4169合金十二角头螺栓热镦成形数值仿真及参数优化
    汤涛, 王熔
    锻压技术. 2021, 46(12): 20-26,60. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.004
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    为优化GH4169合金十二角头螺栓的热镦成形参数，减少过热过烧、折叠、裂纹、模具开裂等问题。对热镦成形关键参数（坯料加热温度、镦制速度、摩擦因数）建立了正交实验优化方案，并建立了GH4169合金十二角头螺栓热镦成形的Deform-3D数值仿真热力耦合模型。并对镦制力、损伤值、等效应力、等效应变进行了多目标优化。得到的优化后的热镦成形参数为：坯料加热温度为1020℃、镦制速度为300 mm·s-1、摩擦因数为0.3。与原有热镦成形参数相比，热镦载荷、零件损伤值、等效应力、等效应变、镦制速率均有所改善，提高了成形质量和效率。生产实践结果表明：模拟结果与实际生产结果吻合性好，产品质量改善良好，微观检查无裂纹、折叠、缺损等缺陷，金相等级均符合技术要求。
  • 高强钢高窄筋类锻件的锻造工艺优化
    孙朝远, 刘德建, 赵博, 赵明杰, 陈雷, 谢静
    锻压技术. 2021, 46(12): 27-35. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.005
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    为了有效成形出高窄筋类锻件，提出了3种不同的毛坯结构，通过Deform-3D有限元软件进行模拟，针对3种方案分别进行了实验验证。结果表明，对于高窄筋类锻件的成形，荒坯的高度应接近锻件的高度，这样可以有效成形出目标锻件，避免锻造缺陷。针对优化工艺下的锻件进行了力学性能测试，结果表明，不同批次的锻件的力学性能稳定性很好。将模拟结果与实验结果对比发现，采用有限元模拟软件能够有效地预测锻造过程中的成形缺陷，缩短工艺制定周期，降低试错成本。所提出的荒坯设计具有一定的普适性，对于同类型锻件的锻造工艺的制定具有借鉴意义。
    • 板料成形
  • 基于有限元仿真的加筋圆筒形零件拉-辊结合展平工艺设计
    韩金全, 王少华
    锻压技术. 2021, 46(12): 36-45. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.006
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    针对一种1561铝镁合金加筋圆筒形零件，进行校平、展平工艺设计，提出结合拉平-辊压的工艺方案，基于Voce和Swift本构模型对单拉试验数据进行拟合，并选取精度较高的Voce本构模型进行材料数据补充，得到了更高的仿真精度。建立了加筋圆筒形零件的有限元模型，并设计了拉平工艺参数，提出了3种辊压方案和1种改进的辊压方案，进行了整体矫平方案的设计，对于上述展平过程中各个环节的零件变形进行了有限元仿真。结果表明：拉平变形后零件达到了比较平整的情况，改进后的辊压方案使腹板平面波动高度差大幅降低；并且考察了腹板与筋条位置的综合辊压效果，矫平工序进一步降低了腹板平面度最大误差值。
  • 基于正交实验的弯链板U弯冲压成形数值仿真
    汪永明, 李偎, 谈莉斌, 胡继涛, 董书豪
    锻压技术. 2021, 46(12): 46-53. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.007
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    为分析凹模圆角半径、凹凸模单边间隙和凸模补偿回弹角对弯链板U弯冲压成形的影响，设计了3因素4水平的正交实验，利用Workbench对16组实验进行U弯冲压成形数值仿真，并计算仿真成形工件的尺寸偏差比。以冲压仿真成形模型尺寸与工艺尺寸的误差最小为目标，利用综合加权评分法进行整体极差分析与方差分析，得到模具的最优工艺参数。结果表明：当凹模圆角半径为8 mm、凹凸模单边间隙为4.35 mm、凸模补偿回弹角为0.05°时，弯链板的U弯冲压成形效果最好，为模具的最优工艺设计参数。通过模具样机实验验证，U弯冲压成形后工件的合格率在97.7%以上，基本达到了预期的工艺设计要求。
  • 基于BL-NFP神经网络算法的二维不规则钣金零件排样
    刘玲玲, 赵罘, 龚堰珏
    锻压技术. 2021, 46(12): 54-60,153. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.008
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    针对传统工业生产中二维不规则钣金零件的利用率不高、计算时间较长的问题，提出了以能量函数为载体的BL-NFP （Bottom Left-No Fit Polygon）神经网络算法。该算法是将BL （Bottom-Left）定位算法和临界多边形（No-Fit Polygon，NFP）几何特性相结合，同时模拟了钣金零件的排样过程。并采取对待排入零件优先进行面积大小核算、再排入待排物体的方式，并利用Matlab对算法的输出数据和前人所列出的数据结果进行了测试对比。结果表明：BL定位算法能够合理地计算出零件的排入位置，NFP能够有效地解决不规则零件排样利用率小的问题，神经网络算法则能够有效地提高求解速度。针对二维不规则钣金零件的排样问题，与传统神经网络算法相比较，采用该算法缩短了钣金零件下料机器计算最优解40%的时间，并提高了约8%的钣金材料利用率。
  • 汽车流水槽冲压工艺的数值模拟分析与试验
    汤双清, 刘婷, 任寅迎
    锻压技术. 2021, 46(12): 61-66. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.009
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    以某汽车流水槽为研究对象，应用Autoform软件对汽车流水槽的成形过程进行冲压数值模拟，并分析其成形工艺。分析了各工艺参数对汽车流水槽拉延工序的影响，通过将压边力从500 kN增加至800 kN，拉延筋系数从0.3增加至0.7等设置，预测了板料成形过程中存在的起皱、破裂等缺陷，确定了合理的压边力数值和拉延筋系数。模拟结果表明，该成形最大减薄率不超过0.25，成形区域起皱率不超过0.02，起皱率和减薄率均在合理范围内，消除了成形过程中可能出现的问题，使后续工序能够顺利进行。最后根据软件模拟进行了试验验证，所得零件和数值模拟结果基本一致，表面质量达到标准要求，验证了该冲压工艺参数的合理性，同时极大地提高了材料利用率，节约了成本，缩短了开发周期。
  • 6014铝合金热冲压流变行为的本构模型修正
    沈智, 石一磬, 周英丽, 卢经典, 刘佳玉
    锻压技术. 2021, 46(12): 67-73. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.010
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    利用热模拟实验机对6014铝合金进行了不同变形温度（400~500℃）和不同应变速率（0.01~1 s-1）下的热拉伸实验，分析了变形温度与应变速率对6014铝合金高温下力学行为的影响，利用实验数据并基于采用Zener-Hollmon参数的双曲正弦函数模型建立并修正了6014铝合金热冲压流变行为的本构模型，最终通过十字件拉深数值模拟与实验进行了对比验证。研究结果表明：6014铝合金的流变应力随着应变的增加迅速增加后趋于平稳，同时，随着应变速率的增加而增加，随着变形温度的增加而降低；使用扫描电子显微镜观察到试样的断口形貌为韧性断裂，说明高温下6014铝合金的塑性大幅提升；修正得到的本构模型具有较高的精度，平均误差为5.4%。
  • 可限定级数的单一矩形件多级排样精确算法
    唐伟萍, 丘刚玮, 张娟梅, 黄欣
    锻压技术. 2021, 46(12): 74-78,111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.011
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    讨论单一矩形件排样问题，即用长度为L宽度为W的板材切割出长度为l宽度为w的矩形件，优化目标是使得切割出的矩形件的数量最多。提出一种可限定级数的多级排样方式及其精确生成算法。该排样方式将板材划分为多个级，每个级中排放方向相同的矩形件，相邻级中矩形件的方向互相垂直。首先，采用隐式枚举法确定所有可能尺寸的级中最多可以排放的矩形件个数；然后，按照矩形件数量最大原则确定板材的最优多级划分。采用随机例题和实际生产实例将本文算法与普通排样算法进行比较。实验结果表明，多级排样方式的板材利用率随着级数的增加而递增，当级数达到5级时，板材利用率达到最高；最优多级排样方式的板材利用率比普通排样方式高3.88%。
  • 车辆座椅侧板冲压工艺参数的蜂群算法优化
    程宝鑫, 曹玉苹
    锻压技术. 2021, 46(12): 79-85. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.012
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    为了减小车辆座椅侧板冲压成形回弹量，提出了基于交叉-变异蜂群算法的冲压工艺参数优化方法。分析了冲压工艺参数对车辆座椅侧板回弹量的影响规律，建立了以回弹量最小为目标的冲压优化模型。基于最优拉丁超立方抽样法在四维空间中抽取了120个点，使用Autoform软件对实验结果进行了仿真。使用单隐藏层神经网络拟合工艺参数与回弹量之间的非线性关系，经验证神经网络的拟合精度较高。为了加深人工蜂群算法的局部搜索深度，将交叉和变异思想引入到该算法中，从而给出了基于交叉-变异蜂群算法的参数优化方法。经实验验证，座椅侧板冲压件的减薄率和增厚率满足约束条件，回弹量仅为1.725 mm，说明提出的优化方法可有效减小座椅侧板的冲压回弹量。
  • 基于AUTOFORM的汽车大天窗冲压回弹补偿策略
    孔敏, 胡伟, 刘晖晖, 杨卫红, 靳亚
    锻压技术. 2021, 46(12): 86-91. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.013
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    数值模拟回弹补偿不收敛的问题，已成为前期回弹补偿的主要难题。以某汽车大天窗为载体，通过分析目前所采用的补偿思路存在的问题及补偿不收敛的原因，提出新的补偿策略，并对比分析常用的3种补偿思路及新补偿策略的补偿收敛结果，最后基于新回弹补偿策略生成的补偿面进行冲压实验验证。结果表明：将同一回弹补偿量在不同工序补偿，将修边-冲孔工序的回弹量补偿到拉延工序，保证修边后主型面回弹合格后，再将整形工序的回弹量以1：2分配补偿到拉延和整形工序，通过2次迭代补偿后成功收敛。冲压实验零件的回弹量均控制在0.5 mm以内。说明提出将同一回弹补偿量在不同工序补偿的回弹补偿策略可靠。该方法对于类似零件的回弹补偿及生产具有重要的指导意义。
  • 轿车侧围外板局部褶皱的分析与解决
    肖敬伟
    锻压技术. 2021, 46(12): 92-99. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.014
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    为了提升汽车侧围外板的表面质量，寻求其局部门洞处表面褶皱问题的解决与控制方法。基于轿车某车型平台，结合实际生产经验、生产工艺，借助AUTOFORM软件分析发现：侧围外板C柱立面出现的褶皱问题，是由于其拉延工序存在回弹现象，并伴随整形工序制件出现局部多料而产生的，而整形凸模镶块触料点的位置错误更是加重了此缺陷。经过分析与讨论，最终通过调整OP10拉延工序的结构和造型、在下模缺陷处加工去量1.8 mm、上模对应铣破口、局部烧焊2 mm以上，以及转移OP40翻边冲孔工序中镶块与制件的接触点位置措施，成功地解决了侧围外板门洞C柱立面的褶皱问题，节约成本约160万元，改善了工作环境，可以为汽车行业的侧围外板的质量提升提供参考。
  • 平行辊矫直对板材残余应力的影响
    邢伟荣, 孔德文, 张红伟
    锻压技术. 2021, 46(12): 100-104. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.015
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    采用X射线衍射法对屈服强度为900 MPa的特种金属板材矫直前后的残余应力进行测量，以分析不同辊系布局和调节方式的平行辊矫直对降低板材残余应力的影响。结果表明，平行辊矫直能有效降低板材残余应力，不同辊系布局和调节方式的精密平行辊矫直机对板材矫直残余应力的影响不同。采用上排辊整体升降、两边辊可单独调整的辊系调整方式，矫直后纵向残余应力降低50%以上，横向残余应力降低不明显；采用各上辊可单独调整结构形式的辊系调整方式，矫直后纵向和横向残余应力的降低幅度均在50%以上，对降低特种金属板材的残余应力值具有较好的效果。
  • 翼子板内板冲压工艺数值模拟及回弹补偿
    唐妍, 蒋松
    锻压技术. 2021, 46(12): 105-111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.016
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    构建翼子板内板冲压成形有限元模型，对制件拉延成形过程进行数值模拟；综合考虑材料利用率、塑性应变、面品缺陷及回弹量，确定了制件拼合方式及拉延补充形式。为了提高成形对量产中材料的性能波动、摩擦条件变化、摩擦生热而导致的模具间隙变化等工况的适应性，设计压边力浮动为-10%~30%来确定制件成形裕度，并分析拉延成形压边力的浮动对回弹量的影响。对比制件自由回弹及夹持状态回弹的数值模拟结果，确定回弹补偿基准、回弹补偿策略和回弹补偿区域。数值模拟的回弹结果与调试制件的回弹结果存在一定差异。根据制件生产情况，确定压边力、摩擦因数、屈服强度、抗拉强度、厚向异性指数为主要变量，从制件自由回弹及夹紧回弹的波动情况分析差异性原因。
  • 板料预涂油对冲压件成形性能的影响
    杨秀臣, 甄华翔, 吴贺, 张勤梅, 何晶, 王琦
    锻压技术. 2021, 46(12): 112-116. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.017
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    为了探究冲压生产过程中模具和板料之间的摩擦情况进而确定板料润滑所需的涂油挤干辊压力，解决车身外表面件在生产过程中难以控制的板料润滑问题，以材料牌号为HC180B+ZE75BPO、厚度为0.7 mm的某车型翼子板为研究对象，所用清洗油的型号为NR-320，40℃下的运动粘度为7.5~9.5 mm2·s-1。分别控制不同的挤干辊压力，进行翼子板成形实验，并将得到的翼子板变形量最大的区域进行网格实验分析，研究不同清洗涂油机挤干辊压力与板料表面油膜厚度的对应关系，从而分析对板料减薄率的影响。结果表明：挤干辊压力增大，板料油膜涂覆量减小，易引起缩颈和拉裂缺陷，同时考虑涂油量大会引起局部起皱现象，确定了合适的涂油挤干辊压力范围为9.0~9.5 MPa。
  • 基于工具头往复运动加工的数控渐进成形轨迹生成
    冯辉, 郑博, 谢云, 李彩云, 后柏宇, 赵佩, 汤炜晨
    锻压技术. 2021, 46(12): 117-121,127. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.018
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    针对传统的成形工具沿着一个方向运动的数控渐进加工轨迹容易造成材料沿着一个方向流动从而导致成形板材发生破裂的问题，提出了一种基于成形工具往复运动的数控渐进成形轨迹。利用有限元分析软件ANSYS对成形工具沿着一个方向运动和往复运动的数控渐进成形轨迹进行了仿真。结果表明：基于成形工具沿着一个方向运动和成形工具往复运动下，成形后板材的Z向偏差值的平均值与最大值分别为0.1917、0.3947和0.1437、0.3412 mm，后者成形轨迹下板材成形后的轮廓精度更高；另外，相对于前者，后者轨迹下成形后板材的内部材料流动量更小，成形的板材更不容易破裂；最后，前者和后者成形轨迹下，板材成形后的最大应力分别为79.6和61.4 Pa，相对于前者成形轨迹，后者成形轨迹能够降低板材成形过程中的应力。
    • 管材成形
  • 基于一步成形法的薄壁圆管液压胀形
    周佳恺, 鲍益东
    锻压技术. 2021, 46(12): 122-127. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.019
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    针对薄壁圆管的液压胀形过程，需要建立一种快速准确的仿真方法，从而节约设计初期的时间和成本，提出一种基于一步成形法的薄壁圆管液压胀形方法。该方法将管坯作为初始构形，将凹模型腔作为最终的构形型面，把胀形过程视为一个近似比例加载的过程，仅研究从初始构形出发到最终构形的变形情况，推导出初始构形和最终构形的几何关系，确定了管材液压胀形的本构关系，针对管材成形特点选择了DKT12单元模型，最终建立了有限元平衡方程，并使用牛顿-拉普森迭代法进行计算。基于上述理论，开发了相关程序，通过对比Abaqus及试验值的结果，验证了所提出的方法具有较高的计算精度和计算效率。
    • 特种成形
  • 电弧增材制造路径规划的多边形运算及填充方法
    张建生, 王秋韵, 肖贵乾, 周杰
    锻压技术. 2021, 46(12): 128-132. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.020
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    针对已有的电弧增材制造路径规划方法在应用于热锻模具等具有复杂截面轮廓，如内部有空腔或者薄壁结构的待修复目标模型时，存在边缘处阶梯效应、偏移轮廓出现退化边和编程复杂等问题，提出截面内部采用直线扫描填充算法、截面外部采用轮廓偏移填充算法的复合填充方式，使得内部填充均匀并且外部过渡平顺。针对轮廓偏移过程中经常出现的内外轮廓相交情况，提出了解决方案并重点讨论了多边形相交时的几何关系运算。最后，选取某失效曲轴锻模进行电弧增材制造修复实验，修复过程中填充路径使用复合填充方式，实验验证了新方法的有效性。曲轴模具修复结果表明，复合填充方式能够得到机械加工后不存在空隙、夹渣、裂纹等缺陷的模具。
  • 高强钢辊弯成形中预冲孔尺寸及位置对回弹的影响
    刘志民, 张攀, 刘晓立, 张明
    锻压技术. 2021, 46(12): 133-140. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.021
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    为分析高强钢辊弯成形中预冲孔对回弹的影响，对DP980高强钢进行单轴拉伸和循环加载-卸载试验，依据试验得出的材料力学性能参数得到变弹性模量数学模型，构建无孔U形件模型，并通过连续辊弯成形试验对其精度进行验证。设计了预冲孔尺寸和位置不同的两组成形方案，并运用有限元软件MSC MARC进行有限元仿真分析。结果表明：腹板上的预冲孔对回弹几乎不产生影响，立边上的预冲孔会对回弹产生一定影响；预冲孔横向尺寸变化侧重于对回弹角度的影响，纵向尺寸变化侧重于对发生回弹变化范围的影响。合理设计预冲孔尺寸及位置能够有效地降低预冲孔对回弹的影响，提高高强钢板带在辊弯成形中的成形精度。
  • 基于等效圆环法的电磁铆接有效电磁力计算
    聂鹏, 王勇, 李海伟, 李播博
    锻压技术. 2021, 46(12): 141-147. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.022
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    在忽略电阻影响和空气中能量损耗的情况下，运用等效圆环法简化电磁铆接放电线圈与驱动线圈模型，计算自感与互感，推导感应电流与有效电磁力计算公式。并采用ANSYS Electronics Suite有限元软件建立放电线圈与驱动线圈的相互作用模型，通过改变放电电压和放电线圈与驱动线圈之间的距离，对驱动线圈感应电流和有效电磁力进行分析。该条件下的感应电流的分布规律与有效电磁力的分布规律相似，但是，有效电磁力的最大值处在距驱动线圈圆心18 mm的位置；放电电流也在同样的位置达到最大值。两线圈之间距离的减小和放电电压的升高均能使有效电磁力变大。将仿真结果与等效圆环法在该条件下的化简计算所得的数值进行对比验证，结果表明提出的有效电磁力的计算方法正确、结果可靠。
  • 超声滚挤压强化7050铝合金的表面粗糙度
    陈捡, 刘飞, 王晓强
    锻压技术. 2021, 46(12): 148-153. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为获得超声滚挤压强化7050铝合金过程中加工参数对表面粗糙度的敏感程度，开展超声滚挤压强化7050铝合金表面粗糙度正交试验，基于表面粗糙度试验结果，运用极差分析法、指数函数预测模型法、灰色关联分析法等确定加工参数对表面粗糙度的影响程度。研究结果表明：超声滚挤压强化7050铝合金过程中加工参数对表面粗糙度的影响程度依次为工件转速、静压力和进给速度；表面粗糙度的最优加工参数水平为：n为350 r·min-1、F为400 N、f为10 mm·min-1；3种不同方法相互检验，确定出的加工参数对表面粗糙度的灵敏程度一致。超声滚挤压强化过程中，合理控制对表面粗糙度影响显著的加工参数，能够实现工件表面质量达到最佳。
  • 半闭口复杂断面型钢热展成形技术
    罗显龙, 黄华, 罗光政, 刘相华
    锻压技术. 2021, 46(12): 154-158. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.024
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    提出一种生产半闭口复杂断面型钢的热展成形新方法，给出了其特点、关键技术和基本特征，介绍了生产工艺方案。与传统成形工艺相比，热展成形技术可利用热状态下轧件塑性好、变形抗力低的特点，获得各部位厚度不同的产品，生产出局部带有复杂结构的工件。热展成形技术已在辽宁中车轨道交通装备有限公司得到了工业应用，用于生产哈芬槽钢等12个品种的半闭口复杂断面型钢产品，累计产量已达4万吨，成材率达到94%以上，并且每吨成本可降低260元，实现了节能、减排、降低成本的目标，为生产各种变厚度复杂断面型钢探索出一条新途径。
  • 汽车蓄能器壳体温挤压仿真及参数优化
    兀光波
    锻压技术. 2021, 46(12): 159-164. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.025
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    以汽车蓄能器壳体为研究对象，针对实际生产中出现的筒壁质量差、变形的问题，采用有限元法和正交试验法对工艺进行优化。首先，分析温挤压成形过程，确定了影响零件质量及模具寿命的关键工艺参数；其次，以筒壁内外温度差和凸模磨损为评估指标，通过Deform-3D对各工艺参数进行了正交试验仿真，获得了各参数对评估指标的影响趋势，综合分析后确定了最优温挤压工艺参数，即模具预热温度为280℃、凸模挤压速度为45 mm·s-1、凸模切入角为14°、凸模端面直径为Ф27.8 mm。最后，根据数值仿真结果，进行了蓄能器壳体的实际温挤压生产，零件筒壁质量好，无刮伤等缺陷，验证了试验结果的可靠性。
  • 航空5A02铝合金波纹管电磁成形的试验研究
    白雪山, 张鑫, 张帅, 张铁森, 赵天章
    锻压技术. 2021, 46(12): 165-169. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.026
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    采用电磁成形的方法成形了航空5A02铝合金波纹管（外径为Φ50 mm，壁厚为1 mm，波纹高度为3.2 mm，波纹间距为20 mm，过渡圆角半径为6.5 mm），获得了最佳的成形工艺参数，所采用的铜线截面为3 mm×7 mm，由9匝绕制而成，放电能量为16 kJ，峰值电流为60 kA，频率为4.98 kHz。并利用激光多普拉测试了波纹特征截面上沿着周向不同位置的峰值成形速度，并得到平均成形速度约为208 m·s-1。分别测量、分析了不同波纹特征的截面和沿轴向不同位置的贴模度、减薄量和硬度，结果显示：最大贴模间隙为0.21 mm，平均减薄率为11.9%，平均显微硬度约为53 HV。另外，波纹特征中间部分的电磁成形力最大，贴模好、减薄量大，硬化程度高于两端。
    • 装备与成套技术
  • 压力机齿轮传动系统的仿真与试验
    于涛, 刘国栋, 李金耀, 陈宝鑫, 于蓉蓉
    锻压技术. 2021, 46(12): 169-173. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.027
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    为了对压力机及其传动系统的故障诊断进行研究，以JM21-160曲柄压力机的齿轮传动系统为研究对象，对齿轮传动系统的啮合频率在理论上进行了计算，得到其啮合频率为82.499 Hz，并对齿轮啮合理论中的调幅调频现象进行了分析。通过CREO和ADAMS分别对齿轮进行了建模和仿真，并且对JM21-160曲柄压力机进行了振动试验测试。通过理论、仿真和试验数据的对比，发现三者得到的齿轮啮合频率在数值上基本相等，进而对JM21-160曲柄压力机的齿轮传动系统啮合理论的调幅调频现象和仿真结果进行了验证，证明了理论方法的正确性和仿真的可靠性，为后续研究压力机故障诊断方法奠定了理论和仿真基础。
  • 航空锻造柔性自动上料机视觉定位系统
    彭宇升, 孙勇, 徐超, 凌云汉
    锻压技术. 2021, 46(12): 174-182. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.028
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    航空锻造属于典型的小批量、多品种生产模式，在生产中需要频繁更换不同材质和规格的原料，对自动上料机的柔性要求很高。针对航空锻造中常用的圆棒料，在已有自动上料机的基础上，设计了一种适用于多规格、多材质圆棒料的柔性视觉定位系统。以工业视觉相机和镜头组成的成像系统为主体，搭配外部光源等辅助设备构成定位系统的硬件部分。在此基础上，为了满足各种工况下的上料需求，设计了不同光照条件下的自动曝光算法，研究了适用于不同规格和不同材质的圆棒料的视觉定位算法，实现了在不同光照条件下的棒料精准定位。实验结果表明，该视觉定位系统能够在不同工况下实现对不同材料和规格的圆棒料的快速、准确定位，满足了航空锻造圆棒料自动上料机的柔性化需求。
  • 热冲压生产线机械臂和端拾器的动态变形
    李彦波, 安保芹, 赵彦合, 蔡绍龙, 朱伟东
    锻压技术. 2021, 46(12): 183-191. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.029
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    为降低热冲压生产线机械臂和端拾器运行中的动态变形、保证热冲压生产中机械臂的上料精度及速度、提高生产线的生产效率和良品率，采用理论分析和有限元数值模拟相结合的方法，从机械臂和端拾器的设计结构和运行速度两个方面对热坯料在上料过程中的动态变形进行了研究。通过对模型及振动影响因素的理论分析得出，减小载荷因素、增大弹性模量、增大截面惯性矩，可以降低机械臂和端拾器的动态变形。同时，通过对空心和十字等端拾器主杆截面下机械臂和端拾器动态变形情况的对比及不同加载速度下振动变形曲线的分析，给出了机械臂Z轴运动速度和Z向行程参数设计依据，为机械臂、端拾器设计及热冲压生产应用提供技术支撑。
    • 模具
  • 法兰盖级进模结构设计
    李凌华
    锻压技术. 2021, 46(12): 192-196,235. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.030
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    分析了法兰盖的结构和冲压工艺，指出用级进模生产法兰盖钣金件，并在级进模上安装攻牙装置，对法兰盖上的螺纹孔进行攻牙。首先，介绍了法兰盖级进模的料带图，指出其重点工序为落料、翻边、攻牙和脱模，难点为确定级进模的步距；然后，介绍了确定落料模尺寸的方法，并着重分析了该产品翻边孔底孔直径的计算方法；最后，介绍了攻牙机构，指出在该模具上安装攻牙机构等，并利用上模的上下运动作为动力源，在模具冲压过程中对产品实现攻牙工序。由于产品上相邻螺纹孔相隔的距离太近，分两个工位对4个螺纹孔进行攻牙。
    • 加热与热处理
  • 2A12铝合金旋压形变和热处理工艺
    张子祺, 李国平
    锻压技术. 2021, 46(12): 197-202. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.031
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    为了提高2A12铝合金薄壁壳体的力学性能，同时减小薄壁结构壳体的热处理变形，采用多道次强力正旋工艺在室温环境下对2A12铝合金进行了旋压试验，并结合旋压形变和热处理工艺研究和分析了减薄率、固溶热处理、时效热处理工艺对2A12铝合金力学性能的影响。试验结果表明：采用水冷固溶的铝合金的力学性能要优于真空气冷固溶的铝合金，水冷固溶处理的铝合金的抗拉强度比真空气冷工艺高出56～90 MPa，伸长率高出3.2%～4.7%。铝合金工件经过水冷固溶后必然产生一定的变形，再通过旋压工艺可在一定程度上提高工件的精度，由于加工硬化，铝合金的力学性能大幅下降，而此时进行人工时效获得的力学性能要优于自然时效。
    • 测试技术
  • 基于双目视觉及激光测量融合的冲压件在线尺寸测量
    李仁威, 左治江, 李涵, 胡军
    锻压技术. 2021, 46(12): 203-209. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.032
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    为实现冲压自动化生产的在线检测，设计了一套基于双目视觉及激光测量融合的冲压件尺寸测量系统。该系统将平面尺寸和高度尺寸的测量集成在同一系统中，针对一个含有落料、冲孔、拉深、折弯及翻边等工艺特征的冲压件，首先，利用图像增强和自适应阈值二值化等算法对双目相机所采集的冲压件图像进行处理；然后，通过最小二乘法圆拟合进行轮廓的提取及绘制，精确测量该冲压件的平面尺寸；并基于激光三角测量原理，采用正入射的测量方法，使用两条线激光对冲压件的高度尺寸进行测量，从而得出冲压件的三维尺寸。经智能冲压生产线实际测量的统计数据表明，该系统的检测速度小于3.5 s·件-1，正确率为99%，能满足在线测量的需求。
    • 材料与成形性能
  • 临界水温下加工硬化对核级316L不锈钢应力腐蚀裂纹扩展驱动力的影响
    樊亚玲, 杨宏亮
    锻压技术. 2021, 46(12): 210-215. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.033
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    为了解核电临界水温下核级316L不锈钢加工硬化对应力腐蚀裂纹扩展驱动力的影响，利用实验获得316L不锈钢在500℃环境中的力学性能，在此基础上，借助有限元数值模拟手段，分析了应力腐蚀裂纹尖端应力场的分布规律，研究了加工硬化对裂纹扩展驱动力的影响。结果表明：拉伸变形越大，316L不锈钢的屈服强度和硬化指数越高，材料的加工硬化程度也越高；316L不锈钢的屈服强度越大，裂尖应力和裂尖应变速率越大，裂纹扩展驱动力越大；硬化指数越大，裂尖应力和裂尖应变速率越小，裂纹扩展驱动力也越小；裂尖应力和裂尖应变速率均可以反应裂纹扩展驱动力的变化规律，但裂尖应变速率更适合裂纹扩展速率的定量计算。
  • 高强钢的热塑性流动规律
    孙福臻, 刘子知, 张泉达, 吉日格勒
    锻压技术. 2021, 46(12): 216-223. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.034
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    针对两种应用在汽车的高强硼钢材料，通过力学试验和微观组织试验相结合的方法研究其热塑性流动规律，为高强钢热成形提供工艺参数依据。采用Gleeble-1500热模拟机进行高温热拉伸试验，研究在变形温度为600~800℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下两种材料热成形时的热塑性流动性；进行冷却速度试验，并对试验后的板材件进行单向拉伸试验和金相组织分析，进一步研究材料在热环境下的热塑性流动规律。结果表明，随着应变速率的增加，材料的塑性流动应力随之増加，加工硬化现象也越来越明显，变形温度的升高使材料的流动应力水平明显下降；对于Al-Si镀层钢板，提高变形温度，有助于马氏体的形成和材料冷却后强度及硬度的提升。
  • 冷却方式对热轧制Ti-6Al-4V小规格棒材组织与性能的影响
    崔文俊, 朱晓翠, 任伟宁
    锻压技术. 2021, 46(12): 224-227. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.035
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    将经过两次真空自耗熔炼的直径为Φ620 mm的铸锭采用锻造方式将其拔长至横截面边长为120 mm的长方体坯料，将型号为350#、250#的两种横列式轧机配合使用，将横截面边长为120 mm的长方体坯料多道次连续变形轧制为小规格棒材目标尺寸，对同一工艺路线生产的材料，在终轧冷却时分别采用常规空冷、水箱冷却以及浇水冷却3种冷却方式，对其组织变化以及力学性能结果进行分析和对比研究。结果表明：在同一工艺生产路线下，水箱冷却得到的棒材横截面组织的等轴性最均匀；空冷方式下，棒材的屈强比最均衡。通过不同的处理方式得到的组织性能结果各有不同，可以根据市场的不同需求设定不同的工艺路线，可用于生产指导。
  • TA15钛合金扁坯组织对超声波探伤及性能的影响
    杨立新, 王德勇, 王富强, 袁战军, 何健
    锻压技术. 2021, 46(12): 228-235. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.12.036
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    采用不同超声波探伤方法对TA15钛合金扁坯锻件进行超声波检测，研究了超声波探伤与组织性能间的关系。结果表明：TA15钛合金扁坯局部区域采用I3-1008-R （10 MHz平探头）检测到杂波超标，而采用HGE-5827-A （10 MHz聚焦探头）、I7-0512-RG （5 MHz聚焦探头）、I3-0508-3（5 MHz平探头）3种探头对杂波超标区域进行C扫检测，异常显示信号具有一定的方向性，但所有评定结果均合格；探伤超标区域埋深处纵向低倍组织中存在细条状的晶粒流线分布，高倍组织为典型的双态组织，其α相含量、形态及力学性能与探伤正常区域无明显差异。通过逐层组织对比分析，可确定探伤超标区域非锻造和冶金缺陷，而是扁宽状晶粒流线导致的异常信号显示。
    • 新书介绍
  • 基于物理模拟分析的锻造工艺优化途径——评《锻压工艺学》
    李胜伟
    锻压技术. 2021, 46(12): 236-236.
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  • 高合金工具钢冲孔工艺的探讨——评《机械制造加工工艺标准汇编锻压卷(上)》
    王兰兰
    锻压技术. 2021, 46(12): 237-237.
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  • 锻造对建筑用铝基复合材料性能的影响分析——评《铝锻造生产技术问答》
    奚元嶂
    锻压技术. 2021, 46(12): 238-238.
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  • 基于曲轴生产的锻压自动化生产线架构研究——评《高端锻压制造装备及其智能化》
    胥元利
    锻压技术. 2021, 46(12): 239-239.
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锻压技术
Forging & Stamping Technology
ISSN 1000-3940
CN 11-1942/TG

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