2022年, 第47卷, 第10期　
刊出日期：2022-10-25
  

  • 全选
    |
    综述
  • 金属板料数控渐进成形工艺的研究现状
    鲁世红, 付婧颐, 丁腾飞, 陈晟
    锻压技术. 2022, 47(10): 1-11. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.001
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    数控渐进成形工艺作为无模成形技术之一,在钣金零件制造领域受到了广泛的关注与研究。总结了近年来金属板料数控渐进成形工艺的研究进展,综述了有关新型板料数控渐进成形工艺方面的研究现状,并全面地概述了板料数控渐进成形加工质量控制、成形工艺优化以及数控渐进成形辅助装置研发等方面的研究成果。现有研究和应用表明,不断深化开发和研究新型板料数控渐进成形技术并提高渐进成形零件的尺寸精度、形状精度是热点研究内容,而以全面优化工艺参数为手段,获得更高的加工质量是该技术研究的核心目标,同时一些新型板料数控渐进成形加工工艺的变形机制及成形件的微观组织变化与成形过程之间的联系尚有待于揭示和研究。
  • 面向剧烈塑性变形的几种挤压成形技术
    王强, 于建民, 薛勇, 张治民
    锻压技术. 2022, 47(10): 12-16,22. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.002
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了实现大尺寸块体材料的制备或高性能零构件的成形,近年来开发了面向剧烈塑性变形的挤压成形技术。总结了近年来开发的扩收挤压、循环镦挤、旋转反挤压这3种挤压成形新技术,分别阐述了其基本原理、工艺过程及变形特点,介绍了3种挤压成形新技术在铝、镁合金材料或典型产品上的应用,并提出需进一步解决的问题。研究结果和应用实践均表明,循环镦挤工艺可实现大规格、高质量变形坯料的制备,扩收挤压工艺可应用于底部带中心孔的大型薄壁筒形零件的成形,旋转反挤压工艺可实现杯形构件的高性能短流程成形。
    • 锻造
  • “三环锻造”与“三环车桥”实现绿色锻造的几项技术措施
    夏巨谌, 金俊松, 邓磊, 张茂, 张运军, 陈天赋, 余国林, 朱国军, 徐迪
    锻压技术. 2022, 47(10): 17-22. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.003
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在简要介绍中重型高端商用车前桥部件的结构特点和功能以及湖北三环锻造有限公司、湖北三环车轿有限公司两家企业的基本情况的基础上,介绍了绿色锻造的技术内涵,并着重论述了实现绿色锻造的几项关键技术措施:建立清洁环保型锻造车间;研发前轴与转向节轻量化结构及小飞边精锻成形工艺,通过大幅节材,进而实现大幅节能、减排;建立智能自动化精锻生产线,大幅减小现场操作工的数量;实现对精锻工艺流程与加热温度密切相关环节的精确控制;热锻模3D打印制造与再制造,通过显著节能而改善环保。实践表明,这些措施通过节能降耗及环保进而体现绿色锻造,行之有效,所提出的用于实现绿色锻造的技术措施对于锻造生产企业具有重要参考意义。
  • 基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化
    杨兴旺, 陶志伟, 袁凯, 黄瑶, 王雷刚
    锻压技术. 2022, 47(10): 23-28. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.004
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s-1。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。
  • 基于数值分析的汽车六角锁紧螺母冷镦工艺改进
    赵庆雨, 杨嵩
    锻压技术. 2022, 47(10): 29-35. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.005
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    某型号车用六角锁紧螺母采用6工位冷镦加工成形,但其薄壁特征需后续采用车加工成形,不仅降低了生产效率、增加了成本,对螺母的性能也有一定的影响。针对该问题,提出了一种六角锁紧螺母6工位冷镦新工艺,在冷镦过程中同时成形薄壁特征。采用有限元数值模拟软件Deform-3D对改进后方案各工位的零件成形过程进行了分析,建立了45钢的本构模型和断裂模型;并从零件的成形外观、内部网格流线图以及损伤值分布情况等方面分析了零件的成形质量,通过各工位的载荷情况分析了各工位模具寿命的差距。研究结果表明:采用改进后方案,能够成形出外形饱满、满足尺寸要求、内部无缺陷的六角锁紧螺母,同时各工位的模具寿命接近,利于全体换模。经多工位冷镦试验获得的六角锁紧螺母的质量较好,尺寸满足要求,验证了新工艺的可行性,对同类零件的工艺开发起到了一定的指导作用。
  • 板体锻造工艺优化及试验验证
    闫红艳, 王志科, 蒋起臣, 王永生, 张杜明, 王丽霞, 杨勇
    锻压技术. 2022, 47(10): 36-41. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.006
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    优化了板体的锻造工艺,将锻造工艺中的平面镦粗去氧化皮工步优化为成形镦粗,将原镦粗的扁平形状改为中间低两边高的形状,以达到更合理的材料分配。通过优化成形镦粗的形状和高度,将终锻模具的最大等效应力降低了30%左右,终锻模具易磨损位置的磨损量降低了25%左右,达到了提高终锻模具寿命的目的。同时,优化了顶杆的安装位置,在顶杆位置处增加余料仓,增加材料的流动空间,降低顶杆受力,可以有效提高顶杆寿命。试验发现,成形镦粗件的长度对终锻成形的影响不容忽视,成形镦粗件长度应小于锻件长度,否则容易产生折叠缺陷。将试生产锻件与模拟结果对比,可以确认优化后的成形镦粗工步和顶杆余料仓的作用是有效的。
  • 大型2A14铝合金筒形壳段细晶制造工艺
    姚梦, 付敏敏, 石泽民, 张文学, 周世杰
    锻压技术. 2022, 47(10): 42-47. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.007
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对我国某新一代武器型号中直径为Φ2000 mm、高度为800 mm的大型2A14铝合金筒形壳段,采用常规制造工艺的产品存在性能不达标且各向异性明显、显微组织粗大且存在局部微观缺陷、性能均匀性差等问题,提出一种细晶制造工艺,即:对铸锭进行七镦六拔改锻,通过高温大变形来消除铸态组织、充分破碎残余结晶相;将环坯在280~250℃下温轧,有效地细化晶粒尺寸、减小各向异性;再结合“固溶+冷胀形+时效”的形变热处理工艺,能够制造出组织均匀、晶粒细小、性能优异的大型2A14铝合金筒形壳段产品。结果表明,采用细晶工艺制造的产品的晶粒尺寸为50~100μm,环向强度为468 MPa、环向伸长率为12.2%,轴向强度为453 MPa、轴向伸长率为7.0%,径向强度为462 MPa、径向伸长率为8.7%,全面满足验收要求。
    • 板料成形
  • DP780双相钢在不同应变状态下的断裂特性及机理
    余立, 刘静, 葛锐, 魏星, 彭周, 陈明, 刘冬
    锻压技术. 2022, 47(10): 48-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.008
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    先进高强钢(AHSS)是重要的汽车轻量化材料,其在不同应变状态下会表现出不同的断裂特性。以DP780双相钢为研究对象,研究了其在典型应变状态下的断裂失效行为,并对试样的微观组织和断口形貌进行了观察和表征,分析了DP780双相钢在不同应变状态下断裂的微观机理。研究表明:随着应变比的提高,等效塑性断裂应变εf先减小后增大;平面应变状态下εf最小,等轴拉伸应变状态下εf最大。应变状态对DP780双相钢的断裂特性和失效有重要影响:平面应变状态下,试样芯部的厚向应变梯度和三向拉应力状态增加了变形的不协调程度,加速了微孔洞的萌生和生长,相对于单轴拉伸更容易产生厚向裂纹而发生撕裂;等轴拉伸应变状态下,材料变形均匀,厚向应变梯度小,孔洞的萌生和生长受到抑制,从而使DP780双相钢在等轴拉伸应变状态下的等效塑性断裂应变最大。
  • 大型双相钢封头压鼓成形数值模拟研究
    代奥, 阮金华, 王志刚, 张宏昱
    锻压技术. 2022, 47(10): 56-62. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.009
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用有限元数值模拟作为研究手段,将大型双相钢封头作为研究对象,通过分析其应力、应变和速度来研究封头压鼓成形过程中坯料的变形规律。结果表明,在坯料中面的任一法线上,不同点的应力与应变有较大的不同,说明了该有限元模型不应采用壳单元。在压鼓成形前期,坯料主要受到上模的压力,使其上模底端附近的金属向尾端流动;随着压下量的增加,位于下模圆角处的坯料的拉应力也达到材料的屈服点,在下模圆角的弯曲作用下附近的金属向板坯中心流动;随着压下量进一步增大,坯料与上模贴合的部分越来越多,该区域的金属速度逐渐趋向于0,而下模圆角附近的金属速度则越来越大。研究成果可用于指导压鼓模的制造和路径的控制。
  • 微尺度纤维/金属混杂层板的低约束拉伸变形性能
    王耀, 宋国鹏, 杨超, 魏强, 赵丽滨, 胡宁, 郎利辉
    锻压技术. 2022, 47(10): 63-71. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.010
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了研究微尺度下纤维金属层板的变形规律,以TA1钛合金板和碳纤维增强预浸料为原材料,制备了不同类型的微尺度TiGr层板,并通过单向拉伸试验研究了TiGr层板的变形性能。通过改变制备工艺、层板结构、金属层厚度以及设置不同的加载速度,得到应力-应变曲线。对各种情况下的抗拉强度和伸长率进行对比分析,得到了试验变量对TiGr层板变形过程的影响规律,并分析了层板的断裂失效形式和断口宏观形貌。最终得出:采用低约束工艺制备,加载速度为3 mm·min-1、金属层厚度为0.04 mm情况下,TiGr层板的变形性能最好,其抗拉强度为229.45 MPa、伸长率为27.8%。
  • 超薄微尺度碳纤维/TA1复合层板的拉伸断裂行为
    郭宏, 王耀, 宋国鹏, 程娥, 赵丽滨, 胡宁, 郎利辉
    锻压技术. 2022, 47(10): 72-81. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.011
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于三维Hashin失效准则、双线性牵引-分离法则、B-K失效准则和韧性准则,分别定义纤维增强复合材料层、Cohesive粘结层、超薄TA1钛合金层(0.04 mm)的损伤本构模型,采用Abaqus/Explicit模块并关联VUMAT子程序,对该超薄TiGr碳纤维-钛合金层板进行准静态单向拉伸模拟,并通过准静态拉伸试验对模拟结果进行了验证,研究了超薄TiGr层板的单向拉伸变形规律。结果表明:试验和有限元模拟得到的断裂位移分别为1.60和1.53 mm,二者的相对误差为4.3%;试验与模拟的拉伸断裂缺口部位均为试件圆角区域,证明了有限元模型的准确性。并且,纤维结构对其力学性能的影响比较大:在拉伸前中期,纤维层与金属层表现出较好的协同变形能力;拉伸后期,层板出现轻微分层现象,其协同变形能力逐渐降低,最终超薄TiGr层板各组层同时断裂。
  • 基于冲压同步工程的铝合金侧围外板造型优化
    杨天鑫, 余小鲁
    锻压技术. 2022, 47(10): 82-89,95. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.012
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了解决铝合金汽车覆盖件在冲压生产过程中常见的开裂、起皱与回弹等问题,以某铝合金汽车侧围外板为例,对零件进行了工艺性分析;借助Autoform软件快速设计了工艺补充造型与料片形状,并最终以此为基础进行了冲压全工序仿真。模拟结果表明:同步工程阶段优化原始零件造型可以使其在设计上规避冲压缺陷:将开裂区域的圆角进行球化处理并将连续台阶造型进行平缓过渡设计可以缓解开裂风险;在起皱区域设置额外的吸皱造型与翻边豁口可以缓解起皱;设计加强筋和增加结构约束可以减小回弹量;避免造型特征干涉可以降低冲压曲面的变形缺陷。最终成功制造了优化后的零件,且质量良好,证明该方法可有效减少后期冲压模具开发的时间与成本、提高产品质量,为相似制件提供了良好的结构改进参考。
  • 支架类槽钢冷弯成形参数设计及优化
    顾泽中, 孟珂, 任锟, 周家银, 陈英豪
    锻压技术. 2022, 47(10): 90-95. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.013
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为避免支架类槽钢在冷弯成形过程中出现弯角减薄和圆角变尖的缺陷、提高节点的刚度与极限承载能力、改善构件的力学性能,针对其成形道次数与弯曲角增量的设计及优化进行研究。考虑坯料厚度、弯曲角度和弯曲半径等参数,计算实际用料宽度、确定成形顺序;根据成形道次数经验公式,计算总道次数;利用弯曲角分配公式,计算每道次间的弯曲角增量,并利用Hauschild模型进行有限元仿真分析;利用仿真结果调整各道次的弯曲角增量,确定最优道次数和弯曲角增量。最后,结合生产设备验证优化结果的有效性。结果表明:基于COPRA软件仿真结果分析出冷弯过程中超过极限值的不合理应变,通过改变成形道次数和弯曲角增量来降低冷弯过程中的最大应变值,可有效减少弯角减薄和圆角变尖的缺陷。
  • 轧制差厚板盒形件充液拉深成形缺陷的正交试验分析与神经网络预测
    张华伟, 王永喆, 吴佳璐, 王新刚
    锻压技术. 2022, 47(10): 96-102. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.014
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    对轧制差厚板盒形件的充液拉深成形过程进行了仿真,采用正交试验获取了成形参数对轧制差厚板成形缺陷的影响规律和最优参数组合,并在此基础上建立了BP神经网络模型,对轧制差厚板盒形件的充液拉深成形缺陷进行了预测。结果表明:对于最大厚度减薄率,各因素的影响程度顺序为摩擦因数>厚侧液池压力>厚侧压边力>薄-厚侧液池压力之比>薄-厚侧压边力之比;对于轧制差厚板底部过渡区移动量和法兰处过渡区移动量,各因素的影响程度顺序为厚侧压边力>薄-厚侧压边力之比>厚侧液池压力>薄-厚侧液池压力之比>摩擦因数。综合考虑厚度减薄率和过渡区移动情况,得到最优参数组合为厚侧压边力为20 kN、薄-厚侧压边力之比为1.5、厚侧液池压力为0.5 MPa、薄-厚侧液池压力之比为2.0、摩擦因数为0.200。基于正交试验分析结果建立的BP神经网络模型能够实现对轧制差厚板盒形件充液拉深成形缺陷的准确预测。
  • 差厚激光拼焊板前纵梁全工序成形回弹控制及优化
    金明, 杨平
    锻压技术. 2022, 47(10): 103-111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.015
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对激光拼焊板冲压成形过程中变形复杂、易出现回弹和拉裂等缺陷的问题,以某型汽车激光拼焊板前纵梁为研究对象,提出了基于克里金预测模型和NSGA-II多目标遗传算法相结合的优化策略,并对该前纵梁进行了优化验证。结果表明,克里金模型能够精确地预测优化变量与优化指标之间的非线性关系,并且对其趋势预测准确。此外,采用NSGA-II多目标遗传算法得到了帕累托最优前沿解集,从该解集中选出了满足不发生破裂的前提下回弹量最小的解,并通过数值仿真和实验验证了最优解的回弹量相较于优化前降低了50%,且表面光滑、无破裂发生。优化效果表明,所提出的优化策略能够显著降低回弹量,并且能够保证冲压零件无破裂、起皱等缺陷。
  • 基于GD＆T的热成形零件公差对模具工艺方案的影响
    汤燕, 李彬, 徐刚志
    锻压技术. 2022, 47(10): 111-117. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.016
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于GD&T要求,以某车型A柱下端加强件为例,设计了不同边线公差要求下的热成形模具工艺方案,通过工艺方案的可行性分析,并对比不同工艺对应的全工序零件成本,阐述了产品设计对模具工艺的影响。结果表明:在满足车身尺寸匹配的前提下,预开发工艺可有效降低工装开发成本,减少激光切割节拍,提高生产效率。热成形零件的金相组织及力学性能均满足设计标准,符合安全性法规要求。同时,通过同步工程对产品的生产工艺方案进行分析,在保证零件工艺性和性能均满足要求的情况下,反向推动产品设计端关于GD&T的选择,强调了同步工程在整车开发中的重要性。
  • 汽车侧围外板冲压工艺及模具设计
    万志远
    锻压技术. 2022, 47(10): 118-123. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.017
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    侧围外板是汽车外覆盖件中最大、最关键的零件,其结构复杂多变,表面质量要求极高。首先,选取侧围外板8处典型位置的截面进行结构分析,得到了不同位置的截面线变化情况;对变形复杂的后车灯区域、上侧与顶盖搭接区域和前车门上侧区域等关键位置的工艺补充截面线进行了重点分析,为工艺设计奠定基础。其次,采用AUTOFORM等软件对侧围外板进行工艺补充并计算出拉延成形的毛坯,设计了3步落料工艺,基于落料工艺设计了侧围外板的落料级进模具。最后,根据落料毛坯设计了侧围外板拉延、修边冲孔、修边整形、冲孔翻边和冲孔翻边切断共5道成形工序的完整工艺过程。
  • 变曲率双环绕深筋加强蒙皮橡皮囊刚柔耦合成形技术
    白颖, 司继祥, 孟文博, 王永兴, 李世峰, 张立
    锻压技术. 2022, 47(10): 124-132. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.018
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    变曲率双环绕深筋加强蒙皮的材料薄、成形极限低、加强筋深度大,通过胀形理论分析确定了传统橡皮囊一次成形方案不可行。针对PAM-STAMP 2G橡皮囊一次成形加强蒙皮的等效应力云图和材料厚度变化云图的分析结果,确定了失稳抑制柔性介质工装设计结构,以及橡皮囊多道次成形缺陷控制方案。采用以凸曲率筋形的压型模和长条形橡皮板组合工装进行橡皮囊多道次聚料成形,以凹曲率筋形的校形模和眼镜框型橡皮块组合工装进行橡皮囊多道次屈曲校形,并通过试验加以验证。结果表明:有序填放橡皮板可实现可控式储料,使用镂空柔性橡皮块可实现嵌入式压-胀校形,减小了加强蒙皮的屈曲变形和回弹。采用刚柔耦合组合工装结构的橡皮囊多道次成形方法可提高传统橡皮囊成形深筋结构的高度极限。
    • 管材成形
  • 挤压速度对铝合金内螺纹管齿部组织演变的影响
    李旭东, 黄东男, 熊振, 黎华杰, 纪维玥
    锻压技术. 2022, 47(10): 133-144. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.019
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    挤压速度和温度作为挤压的关键工艺,直接影响制品的组织性能。为此采用6063铝合金为实验材料,以铝合金内螺纹管为研究对象,研究了挤压速度(60~120 mm·min-1)对铝合金内螺纹管齿形质量和组织演变的影响。结果表明,在恒定的挤压温度(460℃)下,随着挤压速度的升高,齿槽角α逐渐减小,齿槽角β先减小后增大,在挤压速度为60 mm·min-1时α和β取得最大值,分别为142.67°和148.67°。通过显微组织分析,发现齿部横截面主要为等轴晶。随着挤压速度的升高,齿部晶粒尺寸先减小后增大,在挤压速度为120 mm·min-1时取得最大值,为13.51μm。随着挤压速度的升高,齿部出现变形织构和再结晶织构。从螺纹齿成形质量考虑,60 mm·min-1为最适宜的挤压速度。
  • 大型薄壁U形波纹管轴向低压压形的形状精度
    杨程, 李斯棠, 孙磊, 林才渊, 胡德友, 初冠南
    锻压技术. 2022, 47(10): 145-153. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.020
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了克服大直径U形波纹管液压成形时成形内压过高、设备吨位要求大等缺点,提出了一种轴向低压压形工艺成形该类零件。通过实验与数值模拟分析相结合的方式,分析了初始内压、最终内压和轴向进给3种工艺参数对形状精度(圆角填充、回弹)的影响。对于圆角填充,初始内压和轴向进给的增大,会导致管坯在波峰圆角区贴模更紧密,在波谷圆角区脱模程度加重,而当最终内压较小时,波峰的填充不完全。对于回弹,初始内压和轴向进给的增大以及最终内压的减小均有利于抑制回弹。最终得出了最佳工艺参数组合,即初始内压为1.2 MPa、最终内压为4.0 MPa、轴向进给为31.5 mm。同时,对波纹管的应力状态进行分析,得出了回弹产生的原因,并通过模具修正对回弹进行补偿。最终,实验成形了尺寸精度在0.5 mm以内、内径为Φ340 mm、壁厚为1.5 mm的U形波纹管,验证了工艺的可行性。
  • 大径厚比不锈钢弯管内胀冷推弯成形数值模拟及实验研究
    杨东, 徐雪峰, 范玉斌, 伍世天
    锻压技术. 2022, 47(10): 154-162. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.021
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过对规格为Φ70 mm×2 mm的不锈钢管进行内胀冷推弯成形数值模拟和实验研究,讨论了管坯结构、聚氨酯填块填充方式、反推力大小及润滑方式对弯曲角度为118.5°的大径厚比不锈钢弯管成形质量的影响。结果表明:管坯采用补偿端头结构可有效抑制弯曲内侧的材料堆积增厚,降低弯曲内侧的起皱风险;与冲头相接触的聚氨酯填块厚度为30 mm、其余聚氨酯填块厚度为15 mm时,填块的支撑效果更好且更有利于力的传递;反推力会影响内压及材料流动,反推力过小时,管坯内压不足,弯曲内侧不贴模且出现起皱现象,反推力过大时,摩擦力也相应增大,不利于内侧材料流动,会导致材料堆积引起管壁弯曲内侧起皱;弯管成形时摩擦力直接影响材料流动,采用分区域润滑的方式可改善管壁弯曲内侧的材料流动,有效减小管壁弯曲内侧的起皱风险,并有利于提高直端推出量。
  • 铜管变角度增量翻边成形极限的试验研究
    侯晓莉, 李言, 邱旭, 肖旭东, 杨明顺
    锻压技术. 2022, 47(10): 162-168. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.022
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在对薄壁圆管构件进行增量翻边成形时,管料容易发生破裂、起皱等缺陷,且材料的变形机制演化复杂,对加载条件极为敏感,使得管料在增量翻边成形时的破裂预测和控制比较困难。针对该问题,选取T2紫铜为研究材料,构建金属管材变角度增量翻边成形试验平台,采用试验的方式来研究变角度增量翻边成形过程中管料的成形性能,以实现对破裂的预测和控制。采用数码显微镜对制件的网格数据进行测量和提取,并选用插值法对数据进行拟合处理,分析了变角度增量翻边成形过程中的应变加载路径和制件变形区域的减薄情况,最终得到关于T2紫铜管在变角度增量翻边成形工艺下的成形极限曲线。对成形极限曲线进行分析和研究,得到了圆管翻边制件破裂区和安全区的应变分布,实现了制件破裂的预测和控制。
  • 无缝钢管斜轧穿孔管形多目标预测
    加世滢, 王清华, 王贞艳, 胡建华, 双远华, 周新亮
    锻压技术. 2022, 47(10): 169-175. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.023
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对无缝钢管斜轧穿孔生产中工艺参数对毛管尺寸精度的影响问题,考虑生产工艺以及生产需求优化等因素,建立了基于最小二乘支持向量回归的多目标预测模型。通过灰色关联分析法对影响因素进行分析筛选,以前伸量、轧辊间距、导板间距、顶头直径、坯料直径5个工艺参数作为预测模型的输入,以毛管壁厚和外径2个管形参数作为预测模型的输出;考虑到数据样本小且输入和输出参数之间的交叉相关性问题,构建了多输入多输出最小二乘支持向量回归模型对毛管管形进行预测。将实际采集的数据作为训练样本,通过仿真实验证明了模型的有效性,研究结果可为无缝钢管斜轧穿孔生产过程中所需的工艺参数调整与优化提供参考。
  • T2/20双金属复合管的弯曲变形规律及参数优化
    张洋, 王天宝, 孙洁, 刘丽娟, 蔡若璠, 马坤
    锻压技术. 2022, 47(10): 176-185. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    双金属复合管由于基覆管材料的力学性能差异较大,使其在弯曲过程中的变形机理较单管更加复杂,其壁厚减薄和截面畸变等缺陷的变化规律也较单管有所不同。为了揭示双金属复合管的弯曲变形机理,获得质量较好的双金属复合弯管,通过有限元模拟研究了T2/20双金属复合管弯曲成形过程中成形参数对壁厚减薄和截面畸变的影响,在此基础上基于响应面法分析了成形参数间交互作用的显著性,并对成形参数进行优化,获得了最优成形参数组合。结果表明:相较于其他成形参数,相对弯曲速度大于1.0后,壁厚和截面不会发生明显变化;相对弯曲速度与相对弯曲半径间的交互作用对壁厚减薄、截面畸变的影响较其他因素的交互作用更加显著;最优成形参数组合为e=5.66 mm,μm=0.05,μp=0.30,Vp=1.05,R/D=2.41。
    • 轧制
  • 基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制技术及实验研究
    李锐, 王欣桐, 李文洲, 李明哲
    锻压技术. 2022, 47(10): 186-190. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.025
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了实现三维曲面零部件的连续、高效加工,提出了一种新型柔性成形方法——基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制,该技术采用母线为弧线的刚性辊作为成形工具,通过调整上、下轧辊之间的间距形成具有一定分布规律的压下量,板料通过旋转的轧辊时沿轧制方向和宽度方向同时产生塑性变形,从而实现连续的曲面成形。阐述了该成形方法的研究意义和基本原理,开发了柔性轧制实验装置,并进行了球面形和马鞍形等不同形状的曲面件的成形实验,得到了良好的成形件。通过实验验证了基于刚性弧形辊的三维曲面柔性轧制成形过程的稳定性,证明了仅使用一对轧辊即可获得多种不同曲率半径和不同形状的曲面件,为进一步开展实用化研究奠定了基础。
    • 特种成形
  • 基于多场耦合仿真的时效态铝合金电磁翻孔成形
    王紫旻, 赵淘, 马伯洋, 罗益民, 李晓龙, 于海平
    锻压技术. 2022, 47(10): 191-197. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对T6态2219铝合金壳体电磁翻孔成形,基于ANSYS/LS-DYNA建立了电磁场-结构场耦合模型,通过数值模拟分析了电磁翻孔过程中板材的变形规律,研究了放电电压、预制孔直径对不同成形区域的贴模间隙和减薄率的影响。结果表明:电磁翻孔过程中产生的材料径向应变有利于抑制孔壁减薄;随着放电电压的增大,孔壁贴模间隙显著减小,但凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率增加;随着预制孔直径的增大,孔壁贴模间隙有所减小,凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率小幅增加。通过试验验证了模拟结果,确定放电电压和预制孔直径分别为12.75 kV和Φ99 mm时,可以得到翻边高度不小于27 mm的Φ120 mm的法向翻孔。
  • 汽车后桥主动齿轮坯的楔横轧成形工艺
    刘鑫, 周宇飞, 朱春东, 门正兴, 苏艳红, 冉茂文
    锻压技术. 2022, 47(10): 198-202215. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    汽车后桥主动齿轮是汽车动力传动系统中的关键零件,针对其传统制造工艺“锤上拔长-模锻成形”存在的生产效率低、材料利用率低的问题,提出采用“楔横轧-模锻成形”工艺来生产汽车后桥主动齿轮,并对主动齿轮零件进行结构优化,取消杆部台阶,最终轧制出杆部倾斜角度约为2°的轧制坯件,实现了主动齿轮零件的楔横轧制坯模具的通用化。针对楔横轧工序中轧件不旋转的问题,提出了在楔横轧模具侧楔面加工半圆形截面或三角形截面的槽,结果发现三角形截面的槽更能满足旋转条件。另外,还研究了不同工艺参数对心部损伤值的影响规律,研究结果有利于提高主动齿轮的生产效率。
    • 装备与成套技术
  • 锻造操作机行走系统性能仿真分析
    马志刚, 杨志怀, 张晓丽, 王生金, 王宏亮, 魏海涛
    锻压技术. 2022, 47(10): 203-207. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    锻造操作机的行走定位精度和启停稳定性一直以来是大型锻造设备中的重要参数。通过搭建5 t锻造操作机行走动力学和液压系统的仿真模型,利用AMESim-ADAMS联合仿真的方式,采用更为准确的负载来研究操作机行走系统的主要液压元件对行走定位精度和启停稳定性的影响。联合仿真结果表明,液压管道、行走溢流阀、泵头溢流阀、比例换向阀等元件均能对锻造操作机的行走定位精度和启停稳定性产生一定的影响,为了提高行走定位精度及启停稳定性,应综合考虑液压系统中各元件的影响,对液压元件进行合理匹配。此研究可为锻造操作机行走系统的后续研发设计及优化改进提供理论依据。
  • 航天用一维线性卷筒式伸杆连续拉弯成形设备
    李占华, 韩静涛, 张玉凤, 路瑞龙
    锻压技术. 2022, 47(10): 208-215. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以卷筒式伸杆为研究对象,考虑到由于弹性卷筒的高度非线性结构所导致的成形工艺与设备开发困难的问题,在通过数值模拟的方式分析卷筒式伸杆连续拉弯成形工艺过程的基础上,开展了成形设备功能与结构的研究,解决了连续拉弯成形设备制造中模具结构设计与恒张力控制等难点问题。提出了一种可用于实际生产的无张力辊带材恒张力控制模型,应用测试结果表明,后张力波动幅值小于4%,前张力波动幅值小于3%,简化了设备结构,避免了张力辊对成形精度的影响,实现了稳定控制的效果。完成了卷筒式伸杆连续拉弯成形设备的开发,并利用开发的设备成功研制了长度为6 m的弹性卷筒,制件的直线度偏差小于5 mm,获得了可供飞行应用的弹性卷筒制件。研究内容对提高我国自有弹性卷筒的批量化生产能力具有一定意义。
    • 模具
  • 车用扭杆端头镦粗模具结构损伤及寿命研究
    吕彩琴, 王天骄, 李井吉, 居玉辉
    锻压技术. 2022, 47(10): 216-222. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.030
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    车用扭杆端头镦粗时所用的模具,会对其变形进行约束和限制,恰当的模具设计不仅可以提高生产效率,而且可以改善扭杆端头的结构及力学性能,提高扭杆的使用寿命,从而减少企业的生产成本。建立了扭杆端头及镦粗模具的有限元模型,采用DEFORM-3D软件对有限元模型进行网格划分,并仿真整个镦粗过程,分析了不同模具结构形状和不同始锻温度下镦粗后的模具磨损、模具寿命、扭杆端头应力、扭杆端头金属材料流速及流线分布。结果表明:始锻温度为1250℃时,采用合理的模具结构进行镦粗,可以减小模具磨损、延长模具寿命,而且成形得到的扭杆端头的综合性能较好。
  • 航空座椅连接件多工位级进模设计
    王巍, 李珍, 张贺, 吴黎艳
    锻压技术. 2022, 47(10): 223-228. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    根据航空座椅连接件的形状、尺寸、材料以及生产要求,对其进行冲压工艺分析。设计了由4个冲裁工位、4个弯曲工位、2个翻边工位、1个压型工位、1个切断工位和2个空工位构成的排样方案。该排样采用单侧载体,步距为50 mm,材料利用率为45.1%,提出采用多工位级进模进行生产。由于该工件的结构中弯曲成形较多,回弹不易控制,对其材料的回弹角进行了仿真,在弯曲成形中考虑了回弹量并进行模具补偿。为了便于维修和拆卸,采用直通式异形凸模,采用悬挂式销钉固定;圆孔冲裁凸模采用阶梯台肩固定,凹模均采用镶块式结构;并采用定位销进行定位,保证了模具精度。经过试模生产,多工位级进模的结构设计合理,能够满足零件的精度要求。
  • 细长变截面非轴对称工件模锻模具优化设计
    余归城, 阮金华, 张健民, 张宏煜, 林继彬, 郭万富
    锻压技术. 2022, 47(10): 229-235. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.032
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    提出采用辊锻后模锻工艺生产细长变截面非轴对称剑条,并采用有限元法分析剑条的模锻过程。以剑条最复杂截面的模锻过程为研究对象,对比了一道次模锻成形和两道次模锻成形过程中金属材料的流动规律。结果表明:一道次模锻成形过程中,金属材料变形量大且分布不均匀,最大等效应变区域的最大主应力为拉应力,该区域易产生裂纹;预锻和终锻两道次成形后,锻件截面最大等效应变和等效应变的标准差均较大幅度降低。通过正交实验对预锻模具结构开展优化,结果表明,上模凹槽深度对锻件横截面等效应变分布的影响最为显著。与一道次模锻成形相比,预锻模具优化后二道次成形锻件的最大等效应变和等效应变的标准差均显著降低。将上述优化方法用于剑条模锻模具其他截面的设计,制造出了满足实际生产需求的模锻模具。
  • 基于扩散试验的热锻模具涂层性能模拟研究及应用
    薛勇杰, 赵中里, 黄昌文, 吴大鸣, 汪杰, 张齐松
    锻压技术. 2022, 47(10): 236-242. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对企业实际生产中遇到的热锻模具磨损严重的问题,采用阴极电弧离子镀设备在热锻模具上制备了CrAlN、TiAlZrN、CrTiAlSiN和ZrTiAlCrSiN这4种梯度涂层。经过测试,ZrTiAlCrSiN梯度涂层在硬度、摩擦因数、结合力方面均表现一般,但搭载ZrTiAlCrSiN梯度涂层的热锻模具可将使用寿命提高2倍以上,有着突出的性能表现。利用自制静态扩散装置,借助扫描电子显微镜、显微维氏硬度仪、划痕仪及摩擦磨损试验机,分析了经过高温处理及Fe元素扩散后的涂层硬度、摩擦因数和结合力的变化情况。研究结果表明:Fe元素扩散会降低涂层的硬度、增加涂层的摩擦因数、弱化涂层的使用性能。最终试验结果与理论分析吻合较好,研究结果为热锻模具涂层的设计和评价方法提供了参考。
  • 基于模糊综合理论的格架条带级进模排样评价
    袁佳健, 毛建中, 雷从一, 张小民, 王犇
    锻压技术. 2022, 47(10): 243-249. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    格架条带是核燃料组件中的关键零件。为对冲制格架条带的级进模排样方案进行较客观的量化综合评价,针对格架条带的行业特点和应用环境,构建了考虑产品、模具、经济3个方面的多层次综合评价指标体系,并基于模糊综合理论建立了用于评价格架条带级进模排样方案的模型;通过对排样的有限元模拟分析,得到用于综合评价的原始数据,开展了对某试验型格架条带级进模排样的量化综合评价,最后通过物理冲制试验,验证了较优排样方案的可行性。结果表明:利用排样方案的有限元模拟分析结合模糊综合理论建立的综合评价模型,能够在格架条带的级进模排样设计阶段提供低成本且较为客观的有益指导,有助于更好地优化模具设计和提升产品的冲制质量与效益。
  • 基于FEA的齿坯锻造模具寿命的提高
    张浩, 郭磊
    锻压技术. 2022, 47(10): 250-256. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.035
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了节省耗材、减少工序、提高产品的精度和性能,齿坯的制造方式正逐渐由开式锻造转变为闭式锻造,但闭式锻造通常需要更大的成形力,易引起模具开裂、加剧模具磨损。针对该问题,对某齿坯的两种闭式锻造结构进行了分析,确定了合适的锻模结构,解决了模具开裂的问题,模具寿命从2600件提升至4120件。在此基础上,采用有限元分析(FEA)和正交试验相结合的方法,获得了不同组合的坯料加热温度、模具预热温度、上模底角、上模圆角等工艺参数对上模单次磨损深度的影响,并以降低上模单次磨损为最终目的,通过极差分析法确定了各参数的最优水平值。而后采用最优参数,以累计磨损方式连续进行24次锻造模拟,并拟合获得了上模总磨损深度与锻造次数的函数模型,依此推测出上模寿命。工艺参数改进后,模具寿命从4120件提升至7860件。
    • 材料与成形性能
  • 基于多工序旋压的内外齿形件力学性能研究
    袁云鹏, 夏琴香, 肖刚锋, 赵杰
    锻压技术. 2022, 47(10): 257-264. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过单向拉伸试验和硬度试验,探究了SPHC热轧钢板的各向异性,获得了SPHC热轧钢板的相关力学性能,量化了各工序件的力学性能参数,并对SPHC热轧钢板材料进行了应变硬化函数拟合。结果表明:SPHC热轧钢板材料的各向异性不明显,其屈服强度为251 MPa、抗拉强度为371 MPa、屈强比为0.68、伸长率为44%以及硬化指数为0.190。从原始坯料到内外齿形件,旋压工艺使材料的抗拉强度由371 MPa增加至485.5 MPa,上升了31%;屈服强度由251 MPa增加至475 MPa,上升了89%;屈强比由0.68增加至0.95;硬度由136 HV增加至188~216 HV;硬化指数由0.190降至0.028。最终通过Swift、Voce及Swift+Voce的应变硬化函数拟合对比,获得了SPHC热轧钢板材料的应变硬化函数。
  • 变形与预时效对建筑铝型材显微组织与性能的影响
    李建英, 姜奎, 罗志东, 张志嵩
    锻压技术. 2022, 47(10): 265-271. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.10.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用金相显微镜、拉伸试验机、电化学工作站等手段,研究了变形和预时效对建筑用6061铝合金型材显微组织、硬度、拉伸性能和耐蚀性能的影响。结果表明:在传统的固溶和时效(G+S)处理工艺间增加变形和预时效可以缩短峰值硬度出现的时间,且硬度会有不同程度的提高;相较于G+S态6061铝合金,固溶+30%变形+时效(G+30%B+S)、固溶+60%变形+时效(G+60%B+S)和固溶+预时效+60%变形+时效(G+YS+60%B+S)态6061铝合金的抗拉强度和屈服强度均有不同程度的提高,断后伸长率有不同程度的减小,耐蚀性从高至低的顺序为G+60%B+S>G+30%B+S>G+YS+60%B+S;相同的时效时间下,电导率从小至大的顺序为G+60%B+S
锻压技术
Forging & Stamping Technology
ISSN 1000-3940
CN 11-1942/TG

版权所有：中国机械工程学会版权所有,未经同意请勿转载
技术支持：北京玛格泰克科技发展有限公司