2021年, 第46卷, 第6期　
刊出日期：2021-06-25

  

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综述
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  金属表面涂层高温摩擦磨损性能研究

  陈炜, 孙培鑫, 曹鹏, 曹一枢, 周文涵, 白瑛

  锻压技术. 2021, 46(6): 1-7. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.001

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  主要介绍了金属表面涂层的几种制备方法,并介绍了几种性能优越的耐高温涂层,综述了金属表面涂层在高温下摩擦磨损性能的研究成果。提出了涂层的高温摩擦磨损性能指标(显微硬度、摩擦因数、磨损量,以及涂层与基体的结合强度),其中,显微硬度是评判涂层优劣的重要指标。最后,分析了耐高温涂层应用于热冲压模具领域的发展前景,指出应全方位深入研究模具表面涂层的硬度与高温环境的关系,开发适应热冲压复杂工况的涂层及配套的加工工艺流程,将耐高温涂层与热冲压模具相结合,以提高模具的工作性能。
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  板材无铆钉连接技术的进展

  何玉林, 党菁, 宗鹏举

  锻压技术. 2021, 46(6): 8-15. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.002

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  无铆钉连接技术是通过局部塑性变形而形成机械互锁的一种板料连接技术,无需额外的连接件,可以用于连接不同厚度和性能的薄板材料。由于无铆钉连接接头的强度受模具结构的影响,在一定程度上限制了该技术的应用,为了提高接头的连接强度、扩大其应用范围,国内外学者提出了一些新的改进工艺,如预制孔无铆钉连接、下板材预成形无铆钉连接、接头再成形连接、复合连接和辅助无铆钉连接等,主要对他们的工作原理、成形过程、工艺特点、连接质量及其影响因素、实际应用等进行了综合分析和评价;最后,对无铆钉连接技术的发展动向进行了展望,为无铆钉连接工艺方法的后续研究及工程领域的应用提供借鉴。
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  径向锻造机的几种典型主机结构分析

  杨华, 高俊峰, 何琪功, 马学鹏

  锻压技术. 2021, 46(6): 16-32. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.003

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  简要介绍了径向锻造的起源和基本原理、实现径向锻造的工艺装备及径向锻造机的发展。根据径向锻造工艺的要求及锻造设备的结构特点,分析并选择了几种主要的径向锻造机主机的性能评价指标(锤头的同步度、锻造力、锻造频次、锻造精度、过载保护、运行费用和维护成本等)对其进行分析和评价。针对目前国内应用最广泛的4种不同主机结构的径向锻造机(GFM SX型、GFM SKK型、GFM RF型和SMS MEER SMX型)进行了重点分析,通过分析主机的基本结构原理和结构特点,综合评价了其对锻造工艺性能的影响。提出了径向锻造机国产化研制过程中存在的突出和共性的问题,并提出了一些解决的思路,为径向锻造机的国产化研制和应用提供借鉴。
锻造
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  大型轴类锻件典型锻造工艺微观组织模拟

  孙志仁, 孔德磊, 雷丽萍

  锻压技术. 2021, 46(6): 33-40. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.004

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  大型锻件自由锻过程的道次多、流程长,无法通过实验验证锻造过程中再结晶程度及晶粒尺寸的变化。建立了40Mn钢动态再结晶模型,并通过Gleeble热压缩实验进行了验证,然后,采用该动态再结晶模型对典型锻造工艺的镦粗和拔长进行模拟。结果表明:第2道次拔长后,锻坯大部分区域发生了完全动态再结晶,继续变形,则动态再结晶循环进行。变形后,锻坯中心区域的平均晶粒尺寸为117μm左右;从中心向外,平均晶粒尺寸逐渐减小,表层平均晶粒尺寸为50μm左右。靠近钳口位置的平均晶粒尺寸急剧变化,容易出现混晶现象;锻坯水口方向靠近表面,温度低,晶粒来不及长大,即开始进行下一轮动态再结晶,平均晶粒尺寸为33μm左右。
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  汽车三叉式万向节精密成形工艺

  马才伏, 周兵

  锻压技术. 2021, 46(6): 41-47. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.005

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  采用开式模锻工艺生产汽车三叉式万向节,需要切除飞边,不仅材料利用率低,同时由于金属流线被切断,影响零件的力学性能及使用寿命。为解决上述问题,提出了闭塞式单向挤压、闭塞式双向挤压两种精密成形工艺,并采用DEFORM有限元软件对两种工艺下的零件成形过程进行了数值仿真模拟,分析比较了两种工艺下的零件成形情况、金属流动规律、载荷-行程曲线,以及模具磨损情况。结果表明:在闭塞式单向挤压成形工艺下,零件存在填充不完整、销轴弯曲、端部出现斜面等缺陷,而在闭塞式双向挤压成形工艺下,零件成形良好;闭塞式双向挤压成形工艺中,金属流动更为合理、模具间承受载荷大小的差距更小,利于集体换模,且模具磨损量更小,模具使用寿命更长。经实际生产试验,获得了质量良好的三叉式万向节制件,验证了数值仿真模拟结果的准确性与可靠性。
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  TC6钛合金叶片精锻工艺及模具变形补偿设计

  王鹏, 龚小涛, 吕学春

  锻压技术. 2021, 46(6): 48-53. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.006

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  为解决TC6钛合金精锻叶片的变形问题,利用有限元分析方法并结合实际生产,对精锻工艺、模具补偿及热处理工艺进行了优化。在分析TC6钛合金的高温压缩应变行为的基础上,给出了具体的精锻工艺参数及热处理工艺参数;分析了精锻成形过程中变形残余应力对TC6钛合金叶片变形的影响规律及模具变形规律,采用终锻模具逆向补偿设计和改进热处理装炉方式两种手段来减小精锻叶片的变形。研究结果表明:改进工艺后,某机3、4级精锻转子叶片不同截面的扭转值较改进前下降了53%~84%,年均废品损失降低了5万元以上,将该工艺推广至其他精锻叶片生产中可取得可观的经济效益。
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  F55双相不锈钢方形阀体锻造工艺优化

  孙常奋

  锻压技术. 2021, 46(6): 54-57. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.007

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  通过分析F55双相不锈钢中的氮在锻造温度范围内的固溶、析出机理来改进锻造工艺,以解决大规格F55双相不锈钢的锻后坯件的表面裂纹及加工后表面延迟开裂的问题。沿晶界析出的氮难以再次固溶于组织,从而形成较大内应力。在锻造变形过程中,拉应力促进了组织中氮的析出,压应力阻止并促使析出的氮向组织扩散,因此,在锻造过程中应控制坯件内部的应力状态,使之处于压应力状态,避免了坯件内部存在过多的非变形区及微变形区。锻造时采用“V”形砧座是一项有效措施,同时,采用先小变形、后大变形的方式,改变了内部变形应力状态,有效地避免了当圆形截面锻为方形时内部形成的拉应力较大的问题,“V”形砧座的夹角为135°时,坯件内部的压应力状态最佳。
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  6寸法兰多工位闭式精锻工艺

  闫红艳, 郭永强, 王志科, 徐春国, 刘波, 张南

  锻压技术. 2021, 46(6): 58-63,71. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.008

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  主要介绍了3~6寸法兰(直径为Φ150~Φ300 mm)的闭式精锻工艺及自动化生产中的关键问题及分析。首先,根据锻件的特点设计锻件加工余量为1~2 mm(不包括由于拔模角增加的余量),确定锻造工艺为加热、预锻、终锻和冲孔。对预锻形状进行分析优化,将模拟结果与实际情况进行对比,分析锻件缺陷产生的原因。通过优化终锻模具型腔结构来弥补无法改善的预锻件内孔边缘的缺陷。最后,分析了模具在设计中可能存在的影响连续生产的因素,并提出了解决方案。设计的法兰多工位闭式精锻工艺可以生产出合格的法兰精锻件,模具寿命也可以达到自动化生产要求,根据产品重量的不同,稳定生产节拍为60~90件·h^-1。
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  高速动车组钢质制动盘精密模锻研究

  付传锋, 李月明, 陈胜, 顾升兴

  锻压技术. 2021, 46(6): 64-71. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.009

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  为了在现有的模锻设备上研制出高速动车组钢质制动盘精密模锻件,通过Deform-3D软件数值模拟了精密模锻成形过程,优化了钢质制动盘精密模锻件的结构尺寸。在此基础上,保持其他工艺参数相同,始锻温度分别为1150、1180和1200℃,模具与坯料之间的摩擦因子分别为0.25、0.30和0.35,加载速度分别为300、400和500 mm·s^-1,进行精密模锻过程的数值模拟。分析结果表明,随着始锻温度的升高,变形力减小,终锻结束时的最大等效应力增加,最大等效应变先减小、后增大;随着摩擦因子的增大,变形力增大,终锻结束时的最大等效应力、最大等效应变均增加;随着加载速度的增加,最大等效应力、最大等效应变均增大。最后,在220 MN电动螺旋压力机上验证了数值模拟的准确性。
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  锻铝控制臂失效分析

  袁超, 李卫红, 马秋, 李莉

  锻压技术. 2021, 46(6): 72-76,132. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.010

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  某车型采用锻造铝合金控制臂,控制臂在下线路试动检过程中发生断裂。利用直读光谱分析仪、电子万能试验机、金相显微镜等设备和CAE模拟分析软件,对材料的理化性能和零件的成形过程进行分析。结果表明:材料的化学成分和力学性能均满足相关技术要求;零件金相组织无热处理过烧现象,但零件内部存在明显的锻造缺陷;锻造过程中由于弯曲工序定位不准确,产生折叠缺陷,锻造折叠缺陷最终导致本次控制臂断裂失效;通过在锻造弯曲工序中增加定位挡板和调节螺栓的方式,将预弯坯料偏离定位点的间距控制在5 mm以内,可以有效地避免锻造折叠缺陷的产生;在零件质检工序对所有零件进行表面荧光渗透探伤,可以防止问题零件的流出。
板料成形
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  铆钉高度对树脂基复合材料与铝合金自冲铆接接头抗拉强度的影响及失效分析

  黄志超, 罗健, 汪伟

  锻压技术. 2021, 46(6): 77-83. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.011

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  为探究铆钉高度对碳/玻璃纤维树脂基复合材料(CFRP/GFRP)与AA5754铝合金自冲铆接接头抗拉强度的影响,采用铆钉高度分别为7、8和9 mm的AA5754铝合金自冲铆接接头进行拉伸-剪切试验,观察其成形截面和失效模式。结果表明:铆钉高度越高,AA5754铝合金自冲铆接接头的成形截面越好;铆钉高度会对CFRP-AA5754和GFRP-AA5754铆接接头的初始刚度产生影响。铆钉高度相同时,GFRP-AA5754铆接接头的最大静载荷比CFRP-AA5754铆接接头的最大静载荷高约25%,两者的能量吸收值差距不大;铆接材料相同时,铆钉高度越大,接头最大载荷均值和能量吸收能力均变大。CFRP-AA5754铆接接头的失效模式为复合材料板与铆钉分离,伴随着上板材料纤维丝的断裂和层间开裂;GFRP-5754铆接接头的失效模式为金属板与铆钉分离。
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  塑性强化材料的十一辊矫平过程数值模拟与工艺分析

  叶冠平, 武凯, 孙宇, 张宏伟, 付维爱, 孔德文

  锻压技术. 2021, 46(6): 84-91. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.012

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  以弹塑性双线性硬化模型作为基础理论,利用ABAQUS软件建立十一辊矫平机的动力学模型,在大变形、小残差的压下方案的基础上,结合理论计算的压下方案与现场试验的工艺数据,研究不同的压下方案对板材残余应力以及平直度的影响,并进行实验验证。结果表明:长度方向上的残余应力变化比宽度方向上的残余应力变化大,调节首辊的压下量比调节中间辊的压下量对长度方向上残余应力分布的影响更显著,但是,对于宽度方向上的残余应力几乎没有影响,同时,板材矫平后,边侧的残余应力变化更剧烈;通过工艺分析,确定了原始曲率比C_o=3.5、厚度为35 mm的Q690钢材矫平精度最优的压下方案,矫平后,平直度为2.4 mm·m^-1,符合国家标准要求,验证了模型的正确性。
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  汽车侧围外板表面缺陷分析及冲压工艺优化

  代丽, 朱勇

  锻压技术. 2021, 46(6): 91-98. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.013

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  汽车外覆盖件的表面质量直接影响整车的外观,是冲压成形领域关注的重点之一。针对SVW斯柯达品牌某车型侧围外板在冲压成形过程中出现的开裂、起皱、圆弧轮廓不平顺等一系列表面缺陷,从工艺设计和模具结构的角度分析了缺陷产生的原因。结合CAE模拟和现场调试,在满足试模压机和生产线压机不同工况的条件下,通过优化产品表面藏料工艺凸包,同时平衡压料力和整形力,解决了最困难的表面问题,达到了生产稳定性和产品质量的要求,并在此基础上,对工艺优化产生的经济效益进行了统计。对汽车行业侧围外板产品的零件设计、侧围冲压模具工艺和结构设计、侧围冲压模具调试均具有参考意义。
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  曲面辊弯成形的实验研究

  兰英武, 胡松景, 李鹏, 蔡中义

  锻压技术. 2021, 46(6): 99-105. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.014

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  为了满足高效地制造单件或小批量的个性化、多样化、大型化的三维曲面钣金零件的市场需求,开发了一种新的柔性成形技术——曲面辊弯成形技术。该工艺采用一个上柔性辊和两个下柔性辊作为成形工具,并可以在垂直方向上调整柔性辊的轴线形状,通过柔性辊的旋转,钣金同时在纵向和横向上发生弯曲,可以实现连续成形。阐述了曲面辊弯成形的原理及其实验装置,进行了典型的双曲面零件——鞍面件和凸面件的成形实验,并利用双目立体视觉测量系统对实验结果进行了测量,分析了成形曲面件的成形精度、光滑度及厚度的变化规律。结果表明:成形曲面件具有良好的精度,成形曲面与所要求的曲面形状吻合良好,为曲面辊弯成形工艺的开发设计提供了一定的参考。
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  车用法兰连接件冷成形工艺研究及优化

  邱尚磊, 阎峻

  锻压技术. 2021, 46(6): 106-111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.015

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  首先,以某车用法兰连接件为研究对象,根据其结构提出了一种拉深、冲孔、翻边、冷镦挤的多工位成形工艺,采用有限元软件Deform-3D对冷镦挤工位进行了模拟分析,并设计了3种不同结构坯料的方案,基于数值模拟结果,获得了最佳成形方案,即采用锥形坯料;其次,为获得冷镦挤的最优工艺参数,以上冲头、固定块以及凹模承受载荷的最小值为优化目标,建立了关于凹模圆角半径、摩擦因数、镦挤速度、固定块圆角半径的4因素3水平正交试验表,并结合有限元分析了各试验因素的关键程度,采用极差分析获得了法兰连接件的最优镦挤工艺参数组合,即凹模圆角半径为8 mm、摩擦因数为0.1、镦挤速度为30 mm·s^-1、固定块圆角半径为6 mm;最后,通过实际试生产,获得了符合要求的法兰连接件,验证了方案的可行性。
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  预变形对先进高强钢边部变形能力的影响

  李涛, 周慧春, 刘宇, 刘辉, 刘洋

  锻压技术. 2021, 46(6): 112-116. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.016

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  汽车板冲压成形过程中,高强钢的翻边、扩孔等边部变形多数在拉延变形工序后进行,以原板的扩孔率来评价材料的边部变形能力往往误差较大。基于此,选取了两种成分体系的先进高强钢HC420/780DP,利用单轴预拉伸及预拉伸后的标准扩孔试验,研究了预变形对先进高强钢HC420/780DP的边部变形能力的影响及其变化规律。研究结果表明:沿着轧向和垂直于轧向的预变形中,边部裂纹扩展的方向均与预变形的方向一致;随着预变形量的增加,先进高强钢HC420/780DP的边部变形能力降低,且C-Si-Mn成分体系的先进高强钢HC420/780DP的边部变形能力降低得更为明显;当预变形量相同时,随着板材厚度的增加,先进高强钢HC420/780DP的边部变形能力整体呈下降趋势。
管材成形
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  支撑内压对某型高强钢扭力梁液压成形的影响

  张岩红, 许东辉, 冯海龙, 于飞, 徐斌, 赵建平

  锻压技术. 2021, 46(6): 117-126. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.017

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  通过数值模拟和实验研究了不同工艺参数对DP780高强钢扭力梁液压成形结果的影响,以改善零件的成形质量。理论证明了在V形区域内,上模与管材之间的间隙(管材凹陷深度)对液压终成形后零件的成形质量具有重要影响。因此,在预成形过程中采用内压支撑工艺,并讨论了不同支撑内压对成形结果的影响。结果表明,在预成形过程中,在适当的支撑内压范围内进行成形,可以有效地改善厚度分布。在液压终成形过程中,研究了轴向补料时支撑内压对管材成形的影响。结果表明,适当的支撑内压可以避免管端皱纹的产生,并可有效地改善管端附近的厚度分布。最后,通过液压成形工艺制造出了合格的扭力梁。
特种成形
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  车轮挡圈轧制变形扭转的有限元分析

  李立新, 张继坤, 魏雷阳, 程书鹏

  锻压技术. 2021, 46(6): 127-132. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.018

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  为了研究工艺参数的变化对挡圈成形过程中变形扭转的影响,主要基于ABAQUS软件采用有限元动态显示积分算法建立了挡圈三维模型。首先,通过正交试验得到工艺参数对挡圈变形扭转影响的规律为:随着轧辊直径的增大,轧件扭转角先减小、后增大;随着轧辊转速的增大,轧件扭转角先增大、后减小;随着孔型偏转角增大,轧件扭转角减小;影响变形扭转的主次顺序为:孔型偏转角>轧辊转速>轧辊直径;构建了关于轧辊转速、轧辊直径及孔型偏转角的数学回归表达式,通过回归模型分析可知,在扭转角ŷ最小时,轧辊转速为169 r·min^-1、轧辊直径为Φ360 mm、孔型偏转角为13.78°的工艺参数条件对变形扭转的影响最理想。
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  同步器齿套挤齿工艺的有限元数值仿真

  林钰珍, 于大国, 洪觉民

  锻压技术. 2021, 46(6): 133-141. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.019

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  针对缺齿式齿套挤倒锥角工艺中轮齿间变形量差异较明显和轮齿两侧齿廓普遍不对称的问题,提出了挤倒锥角时先在缺齿部位预留半高齿,再通过二次复拉花键去除半高齿的工艺方案。采用Workbench软件的瞬态动力学模块对缺齿式和两种半高齿式齿套的正、反转挤齿过程进行仿真研究,得到3种齿套轮齿的变形分布和轮齿两侧分度圆齿廓线的圆周变形情况。提出齿间变形差异性衡量指标和齿面不对称性衡量指标的概念,对3种齿套不同轮齿间两侧齿面的变形差异程度和两侧变形的不对称程度进行了对比分析。结果表明:当半高齿齿顶圆直径为Φ71.0 mm时,轮齿间左、右两侧齿廓变形量的平均值比缺齿式齿套和半高齿顶圆直径为Φ71.5 mm的齿套大;轮齿间左侧齿廓的变形差异性比缺齿式大2×10^-5 mm,轮齿间右侧齿廓的变形差异性比缺齿式齿套小7.5×10^-4 mm;轮齿两侧齿廓变形不对称性比缺齿式齿套小2.76×10^-3 mm。
装备与成套技术
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  多缸液压机的滑模变结构智能同步控制

  陶翠霞, 赵鹏, 孙波

  锻压技术. 2021, 46(6): 142-149. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.020

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  为了减小多缸液压机的同步控制误差和跟踪误差,设计了基于饱和函数控制律的改进型相邻交叉耦合控制器。以阀控电压为控制量,建立了四缸液压机同步系统的动力学模型。为了减少控制器输入量的数量并降低控制律的复杂度,改进了相邻交叉耦合控制器。为了减小滑模控制的抖振幅度,基于饱和函数提出了滑模层的概念,使滑模层内的系统状态在接近滑模面时的切换惯性减小,从而减弱了抖振问题。经仿真与实验验证,饱和函数控制律的抖振幅度远远小于符号函数控制律的抖振幅度;在仿真偏载情况下,最大稳态同步误差为0.03 mm,在实验偏载情况下,最大稳态同步误差为0.0413 mm,基于饱和函数控制律的改进型相邻交叉耦合控制器能够实现较高精度的同步控制。
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  数控转台液压伺服双马达系统改进PSO同步控制设计

  贺娅莉, 谷雨, 刘伟, 张成光, 司智勇, 李明

  锻压技术. 2021, 46(6): 150-154. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.021

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  为了提高数控转台液压伺服双马达系统的同步控制精度,设计了一种改进PSO算法和共反馈同步误差校正控制方案。共反馈同步误差校正控制方案利用主反馈误差来实现对跟踪误差的控制,并通过同步误差完成马达控制系统的反馈补偿,以达到更高的同步控制精度并提升运动性能。通过仿真分析得到:采用改进的复合控制方式获得了最小系统超调和稳态误差,并且能够在最短时间内实现位置响应稳态。利用改进PSO算法调试同步误差校正通道的PID超调量为2.385,调节时间为0.872 s,稳态误差为5.822×10^-3,ITAE为0.6235,表现出优秀的控制性能。通过对比发现,综合运用共反馈同步误差校正并改进PSO算法进行控制时,明显降低了系统超调与波动性,确保了系统静态与动态性能均符合数控转台的控制要求。
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  基于Simulink的建筑孔板液压成形机双蓄能器泵控冲压系统仿真分析

  闫小春, 李立青, 张强

  锻压技术. 2021, 46(6): 155-159,236. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.022

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  为了提高建筑孔板液压成形机冲压系统的运行稳定性,通过引入双蓄能器的方式提出了一种泵控冲压系统,通过协同方式来实现泵控过程,并在Simulink平台开展了仿真分析。研究结果表明:在双蓄能器模式下制动时,被动马达出油口获得了较高的压力,优化了制动性能,实际制动时间比单蓄能器模式缩短了0.3 s。高压蓄能器压力提高至31 MPa时,低压蓄能器的液压油口被开启,高、低压蓄能器均进入能量回收过程,直至制动过程结束。通过低压蓄能器弥补高压蓄能器体积不足的方式实现了压力的快速调节,以确保单蓄能器在高压下也能够满足能量高效回收的需求。本系统的液压系统表现出了很好的高效节能性能,对提高建筑孔板液压成形机液压系统的运行效率具有一定的理论意义。
模具
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  开关转盘多工位级进模设计

  郑晖, 孙凌崴, 栾景旺

  锻压技术. 2021, 46(6): 160-166. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.023

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  为了提高生产效率,通过分析开关转盘的材料、数量、结构和工艺性,确定了此零件采用级进模进行生产。设计了级进模排样图,使用导料板来进行板料的导向,侧刃粗定位、导正销完成精定位,以实现各工步的准确加工。模具设有双侧浮顶器,使板料能够平稳送进。设有弹性卸料装置,在模具工作时起到压料的作用,整套模具采用导柱导套进行导向,同时还设有小导柱导套,以提高导向精度。由于存在拉深胀形工步,模具设有限位柱来限制上模行程。模具使用螺钉与销钉来实现上、下模部分的紧固。采用落料的方式出件,废料沿滑槽滑落。以CATIA为计算机辅助设计工具,设计出开关转盘级进模所需的模具零件,并对模具零部件进行装配,从而得到模具装配体的三维数模。
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  椭球瓜瓣构件充液成形模具设计及优化

  毕海娟, 田恕, 李继光, 杨声伟, 于弘喆

  锻压技术. 2021, 46(6): 167-173. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.024

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  以两种材质(2219铝合金及2A14铝合金)、8种厚度规格(4.5~9.5 mm)的航天运载火箭用铝合金椭球瓜瓣构件产品为研究对象,以板坯减薄率、壁厚同板差及型面偏差为技术指标,通过理论计算、软件辅助等手段设计完成了一套通用的充液成形模具,并利用有限元软件对全部规格的椭球瓜瓣构件进行充液成形工艺仿真,得到了板坯成形后的技术指标参数。通过对模具进行仿真回弹补偿优化,并结合后期生产试验进行验证和改进,成功优化了一套可实现两种材质、8种规格的椭球瓜瓣构件制造的充液成形模具,板坯成形后,减薄率≥3%、壁厚同板差≤0.3 mm、型面偏差≤2 mm,试验板坯的尺寸及性能结果全部满足技术条件要求,极大地节约了模具投入成本,并提高了生产效率。
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  基于Defrom-3D和UG/CAD的数码分段开关外壳冲压模具设计

  王英虎

  锻压技术. 2021, 46(6): 174-183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.025

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  基于DEFORM-3D和UG/CAD的模具设计方法,针对数码分段开关外壳在单工序模具生产过程中高成本、低生产效率的问题,提出了使用多工位级进模具代替单工序模具的设计方案。分析了数码分段开关外壳件的冲压工艺性能,并对产品的排样方案进行了设计,以及对关键部件进行了设计与计算,设计出了一副将冲孔、切断、落料和弯曲集于一体的多工位级进模具,并说明了模具的具体工作过程。此副模具采用弹性卸料装置进行卸料,提高了生产效率。基于Deform-3D进行数值模拟仿真分析,结果表明:该模具的工艺方案、排样和模具结构设计合理。实践证明,该级进模的结构紧凑、合理,便于加工维护,能够保证零件的成形质量并满足生产效率的要求。
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  螺母侧板的级进模具设计

  李宁

  锻压技术. 2021, 46(6): 183-187. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.026

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  根据螺母侧板的结构,分析了该产品的冲压工艺,指出在模具上对螺母侧板上进行攻牙是这套模具的难点;利用3D建模软件对产品进行造型后,得到了该产品的展平图,从而得到该产品的准确落料模尺寸;然后,详细地介绍了螺母侧板级进模具的料带图,并重点分析了该模具的翻边工艺;在该模具上安装螺母螺杆机构、齿轮机构和丝锥等结构,利用上模的上、下运动作为动力源,由螺母螺杆机构将上模的直线运动转化为旋转运动,并通过齿轮机构带动丝锥旋转,从而在级进模具中插入攻牙工序,在级进模具的生产过程中实现对产品的攻牙,可代替人工攻牙,实现自动化生产。
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  冲压高速自动化模具首调共线联动

  杨清涛, 毛相震, 施静华, 陈斌, 宋琦, 李亚领, 胡珊珊

  锻压技术. 2021, 46(6): 188-202. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.027

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  为了提高汽车冲压制造企业的生产效率、降低制造成本,研究了冲压模具首调快速共线联动生产。通过对冲压新模具回厂后首调共线联动生产过程中所涉及的机械手端拾器设计与组装、自动化轨迹参数仿真、模具气源参数标准化、模具成形工艺参数的选用、调试用工序件准备等必要工作进行研究,制订了一套完整、高效、有序的冲压模具,其入厂后首调共线联动调试的标准化流程很重要。经过研究发现:当汽车冲压模具首调共线联动调试工作按照标准化流程进行实施时,调试流程中的每个环节按照标准规范落地,可完成冲压汽车外覆盖件单套模具8 h自动化线体联动共线课题。
加热与热处理
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  铝合金大型薄壁异型曲面旋压件的淬火变形规律

  崔笑蕾, 詹梅, 樊晓光, 李志欣, 马飞, 王隽文

  锻压技术. 2021, 46(6): 203-211. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.028

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  为了提高铝合金薄壁件的制造精度,对铝合金大型薄壁异型曲面旋压件的淬火变形规律进行了研究。基于ABAQUS软件平台建立了构件淬火过程有限元模型,获得了其淬火变形特征,以及固溶温度、淬火介质温度、淬火浸液方向和浸液速度对构件淬火变形的影响。结果表明:淬火后,构件将发生整体收缩或膨胀变形,且大端面呈周期性的波浪形翘曲特征;降低淬火固溶温度和提高淬火浸液速度可以显著减小构件的淬火变形;淬火介质温度将改变构件的淬火变形方式和最大变形位置,最后,确定了较小淬火变形下适合于封头构件的淬火介质温度为40℃;相比开口向上的淬火浸液方向,当采用开口向下的淬火浸液方向进行淬火时,封头构件大端面的淬火变形程度明显减小。
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  Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织的热加工行为

  罗高丽, 张凌峰, 熊毅, 刘克敌

  锻压技术. 2021, 46(6): 212-220. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.029

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  在Gleeble-1500D热模拟实验机上对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金双态组织进行热模拟实验,变形温度为850~1050℃,应变速率为0.010~1.000 s^-1,变形量为60%;根据不同条件下的应力峰值计算得其热变形激活能Q为786.609 kJ·m^-1,并构建本构方程,最后在动态模型的基础上建立热加工图;利用金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察其显微组织。实验结果表明,材料在热加工过程中会出现2个失稳区:变形温度为860~920℃、应变速率为0.075~0.330 s^-1和变形温度为940~1030℃、应变速率为0.010~0.058 s^-1;1个加工稳定区:变形温度为920~1000℃、应变速率为0.048~0.280 s^-1。变形温度为900℃、应变速率为0.10 s^-1时,合金变形容易发生失稳;变形温度为1000℃、应变速率为0.050 s^-1时,合金会出现绝热剪切带,从而导致材料在使用过程中失效;变形温度为950℃、应变速率为0.100 s^-1时,合金的塑性和强度适中,疲劳强度和韧性提高,具有良好的综合力学性能。
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  机械设备外壳用锻态Mg-5.5Al-3.5Sn高强镁合金的组织与性能

  蔡晓娜

  锻压技术. 2021, 46(6): 220-224. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.030

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  以拔长的方式进行了机械设备外壳用Mg-5.5Al-3.5Sn高强镁合金的等温锻造,并与锻造前试样进行了显微组织和力学性能的对比分析。结果表明:与锻造前试样相比,锻态合金的抗拉强度增大了119 MPa、屈服强度增大了122 MPa、断后伸长率增大了7.2%;合金内部晶粒明显细化,合金中Mg₁₇Al₁₂相由骨头状无规律的分布变为细小致密的网状结构分布,Mg₂Sn相则由较为粗大的颗粒状无规律分布变为细小颗粒状弥散分布。Mg-5.5Al-3.5Sn高强镁合金的抗拉强度为326 MPa、屈服强度为234 MPa、断后伸长率为15.1%,具有较好的商业应用价值。
计算机应用
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  基于图像识别的轧辊表面破损检测系统

  杨晋玲, 段牧忻

  锻压技术. 2021, 46(6): 225-230. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.031

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  考虑到轧辊是轧机的重要组成部件,轧辊的质量直接影响轧机成形产品的质量,研究了基于图像识别的轧辊表面破损检测系统。利用高清摄像机采集轧辊图像;使用滤波去噪算法去除图像中的干扰因素;使用图像分割技术分割图像,以提高图像的识别效率;使用模板匹配的方法进行破损的识别;使用拉普拉斯方法对图像进行锐化处理,从而使得轧辊破损区域的边缘更加清晰,更容易被显示出来;结合采集的图像特征形成专家诊断库。对于新采集到的待识别图像,通过与专家诊断库的数据进行对比,即可自动判别其为何种破损类型。实验表明,研究的检测系统对于腐蚀、划痕或裂纹、剥落这3大类轧辊的破损情况均有较好的检测效果。
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  冲压模具工艺参数智能监控管理系统

  付殿禹, 孙伟领, 韦凯, 蒋鹏, 李开文, 韦韡, 苏畅, 凌云汉

  锻压技术. 2021, 46(6): 231-236. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.06.032

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  通过工艺参数智能监控管理系统来实时监控对工件有直接或间接影响的相关工艺参数,对冲压工艺运行状态进行判断与分析,进而通过控制工艺参数来提高产品质量。通过与现场总控PLC的通讯实现生产数据的实时采集与传输,并将底层设备的工艺参数存储至系统主服务器和数据库服务器中。对处理、分析后的数据进行可视化展示,从而实现车间生产状态的实时监控。并在冲压模具的原有基础上集成若干检测传感器,以完善模具及工件的测量数据,实现对工件质量的精准检测。通过本系统的实施,最终实现车间生产状态的实时监控并为生产线生产过程的稳定性提供有效支持。
新书介绍
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  模锻过程结合机理与数据的智能控制方法探析——评《高端锻压制造装备及其智能化》

  焦键

  锻压技术. 2021, 46(6): 237-237.

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  人工智能方法在热模锻压力机故障诊断技术中的应用——评《实用模具设计与生产应用手册：挤压模与热锻模》

  张诗雨

  锻压技术. 2021, 46(6): 238-238.

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  基于有色金属材料革新的建筑电气阻燃耐火电线电缆设计——评《新编有色金属材料手册》

  李宝学

  锻压技术. 2021, 46(6): 239-240.

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