2022年, 第47卷, 第2期　
刊出日期：2022-02-25
  

  • 全选
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    综述
  • 铝合金热冲压技术研究进展
    胡志力, 芦俊杰, 华林
    锻压技术. 2022, 47(2): 1-11. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.001
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    航空航天与汽车领域高性能、轻量化的发展趋势下,铝合金应用越来越广泛,材料强度越来越高、构件形状越来越复杂,对先进的成形制造技术提出了更高的挑战。热冲压技术利用材料高温状态下良好的塑性,可一次整体成形出薄壁异型复杂结构,同时可进一步调控构件性能,成为了学术界和工程界研究的热点。对铝合金热冲压成形技术的研究成果和现状进行综述,重点介绍了近年来铝合金热冲压成形技术原理、典型工艺方法、变形强化机制和技术工程应用等四方面的研究进展,对以7系高强铝合金为代表的铝合金热冲压成形技术的研究现状与发展趋势进行了探讨和展望,旨在为铝合金热冲压成形技术的发展方向提供借鉴。
    • 锻造
  • 基于Deform二次开发的连杆折叠缺陷预测及优化
    武欢, 陈康, 代先东, 黄斯韬, 孙阳, 张金梁, 曹建国
    锻压技术. 2022, 47(2): 12-18. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.002
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    为解决某厂船用连杆生产过程中产生的折叠缺陷,借助Deform软件进行优化分析,由于Deform自带的折叠角不能准确地预测连杆折叠缺陷,故将折叠概率指数通过二次开发嵌入Deform软件从而对折叠缺陷进行预测,预测结果与实际情况相符,并利用材料流动分析确定了圆角过渡区产生折叠缺陷的原因。探究了坯料圆角过渡区的圆角半径、终锻温度、模具加压速度对折叠概率指数的影响,结合正交实验找到优化工艺参数组合,并在二次开发后的Deform软件中进行模拟,模拟结果显示折叠状况大大改善。最后进行了工厂试生产,所得锻件形状精整,折叠报废率由20.97%降至0.91%,且微观组织和晶粒度均达到了生产要求,验证了工艺优化的有效性,为类似的折叠缺陷优化工作提供了参考。
  • 汽车突缘叉热锻模具磨损的有限元分析及验证
    李禧, 张莹, 陈志英, 孙礼宾, 李英杰, 孙彦, 姚硕
    锻压技术. 2022, 47(2): 19-24. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.003
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    在热锻过程中,模具表面不断受到循环机械载荷和热冲击的影响,因此,磨损成为模具失效的主要原因。针对汽车突缘叉模具磨损严重的问题,提出了一种突缘叉热锻成形工艺,基于Archard磨损理论模型,建立了突缘叉热锻成形过程中的热-力耦合有限元模型,并研究了热锻成形过程中锻件的成形情况,同时对模具磨损最严重的位置进行了预测,最后通过实验对有限元模拟结果进行了验证。模拟和实验结果表明:在整个热锻成形过程中,预锻后模具的磨损情况最为严重,其中预锻下模磨损最严重区域出现在型腔的圆角处;预锻下模在1000次锻造模拟后的最大总磨损深度为2.75 mm,而实际生产1000件后的最大总磨损深度为2.70 mm,模拟和实验测量结果基本相符,说明基于Archard磨损理论模型建立的突缘叉有限元模型能够比较准确地预测热锻后的模具磨损情况。
  • TA15钛合金大型锻件“中心亮线”组织缺陷形成及抑制措施
    王德勇, 莫安军, 杨立新, 闵武, 魏明刚, 余胜峰, 栗文强, 谢静
    锻压技术. 2022, 47(2): 25-29,87. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.004
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    通过工艺试验研究了热变形过程中TA15钛合金大型锻件的组织性能演变规律。结果表明:TA15钛合金在950、965和980℃的条件下进行热变形,变形量过大,锻件中心部位发生显著再结晶细化,形成“双套”组织。新生α相组织约为3~5μm,与初生α相组织(约为10μm)存在显著差异,从而导致了锻件低倍组织呈现出“中心亮线”组织缺陷,该组织缺陷所在区域的强度和塑性等力学性能比正常区域低。同时,发现随着变形温度上升,变形量降低至80%以下,可抑制组织缺陷的产生、提高锻件性能。通过探究“中心亮线”组织缺陷的形成原因,获得了抑制组织缺陷产生的工艺条件,为高性能大型钛合金整体锻件成形制造提供了依据。
    • 板料成形
  • 仿蜻蜓翅脉的车门内板加强筋多目标优化设计
    王君瑶, 徐峰祥, 华林
    锻压技术. 2022, 47(2): 30-41. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.005
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    提出了一种车门内板加强筋布局优化仿生设计思路。结合单一车门内板在下沉工况、侧向柱碰撞、抗凹工况、一阶模态这4种工况下的拓扑优化结果,基于折衷规划法对车门内板进行多目标拓扑优化;结合多目标拓扑优化结果与蜻蜓翅脉优良结构,对车门内板的加强筋进行仿生设计;结合灰色关联度分析法与层次分析法,确定了多目标优化函数中各工况的权重比。研究结果表明:车门质量减轻了2.7%,并且在同样的载荷下,车门抗凹位移减少了37.6%,最大应力值减少了1.4%;下沉位移减少了27.1%,最大应力值减少了36.8%,侧向柱碰撞侵入量减少了1.5%,一阶固有频率增加了3.7%。设计结果为车门内板加强筋布局设计提供了新思路,一定程度上具有切实的工程应用价值。
  • 模具表面织构对圆筒件拉深成形性能的影响
    王诗恒, 李贵, 何鑫鑫
    锻压技术. 2022, 47(2): 42-48. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.006
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    以圆筒件拉深成形为研究对象,研究模具表面织构对冲压成形性能的影响,并与实验结果进行对比。在此基础上,采用ABAQUS有限元软件建立圆筒件拉深表面织构的有限元模型,研究织构的形状、尺寸、分布等基本结构参数对圆筒件拉深成形性能的影响,探究织构对板料应变、减薄率等的影响规律。结果表明:模具表面设计织构,对成形性能有一定的影响;相较于未设计织构的模具表面,在凹模圆角处设计三角形织构具有最佳的效果,可以明显地减小圆筒件拉深成形的最大减薄率,进而提高板料的冲压成形性能。
  • 加热方式对镁合金板材温渐进成形性能及力学性能的影响
    郑志洋, 陈宇祥, 廖娟
    锻压技术. 2022, 47(2): 49-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.007
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    不同加热方式会影响板材的温度分布,使板材不同位置出现温差,造成材料内部出现性能差异。针对上述问题,采用碳纤维电热管和热空气这两种整体加热方式对镁合金板材进行加热,通过成形变角度圆锥件和恒定成形角的方锥件来研究加热方式和成形温度对镁合金板材成形性能及其成形零件的力学性能的影响。结果表明:在150~275℃成形温度范围内,镁合金板材的成形性能随着成形温度的升高而增强;当成形温度为250℃时,镁合金板材具有较好的成形性能,且其成形零件也获得了最优的力学性能;在相同成形温度下,采用碳纤维电热管加热时镁合金板材具有更好的成形性能,其成形零件也具有更好的力学性能。
  • 基于Dynaform的凸缘圆筒件拉深工艺有限元分析
    于传浩, 张毅
    锻压技术. 2022, 47(2): 56-61. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.008
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    针对带凸缘圆筒件在拉深试模生产中出现的凸缘起皱、零件拉裂问题,通过Dynaform软件对圆筒件的拉深成形过程进行建模与仿真计算,根据模拟结果预测了可能出现缺陷的区域,分析了影响圆筒件成形效果的关键因素。为消除缺陷,研究了压边力、拉深速度、摩擦因数、凸凹模间隙4个因素对凸缘起皱及最大减薄率的影响。以工件最大减薄率最小为目标,采用正交试验方法,获得了各影响因素对厚度指标的关键程度,并结合影响趋势图获得了最优工艺参数组合,即压边力为700 kN、拉深速度为5500 mm·s-1、摩擦因数为0.100、凸凹模间隙为2.10 mm。试模后获得了合格的产品,凸缘起皱、零件拉裂问题得到明显改善,有限元模拟结果正确可靠,具有一定的借鉴性。
  • AZ31B镁合金板料摩擦热渐进成形中工艺参数对应力、应变、厚度的影响
    胡诗尧, 周六如, 姜旭, 王嘉豪
    锻压技术. 2022, 47(2): 62-72. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.009
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    为了探究工艺参数和应力、应变以及厚度之间的关系,利用摩擦热渐进成形技术加工AZ31B镁合金板料,并结合有限元技术分析工艺参数包括下降量(1.0、1.5和2.0 mm)和工具头直径(Φ8、Φ10和Φ16 mm)与Mises应力、等效塑性应变和厚度的关系。结果表明:最大Mises应力在前期加载过程中以一定比例递增、中后期成形过程在160~180 MPa之间波动,下降量和工具头直径对最大Mises应力不会产生显著影响,并且转角区域的Mises应力要大于侧壁区域;等效塑性应变随下降量的增加而增加,而随着工具头直径的增加,等效塑性应变呈现递减趋势,并且转角区域的等效塑性应变大于侧壁区域;下降量和厚度呈现负相关,而随着工具头直径的增加,厚度呈现先递增再递减的趋势,并且转角区域的厚度小于侧壁区域;沿着工具头运行方向,等效塑性应变呈现递增趋势、厚度呈现递减趋势。为此,针对原有的单向运行轨迹,提出双向运行轨迹,研究还发现,其使等效塑性应变和厚度分布的均匀性得到了提高。
  • 基于多级排样方式的单一矩形件卷材下料算法
    覃广荣, 丘刚玮, 王坤, 黄欣
    锻压技术. 2022, 47(2): 73-77. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.010
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    讨论了单一矩形件卷材下料问题,即采用剪切工艺将卷材切割出一定数量的同种矩形件,目标为使得所耗费的卷材长度最小。提出一种基于隐式枚举法和动态规划算法的优化下料算法。切割过程由2个阶段组成,第1阶段将卷材切割成宽度相同、长度不大于剪刃长度的段,第2阶段将段切割成矩形件。首先,采用隐式枚举法确定所有需要考察的段的长度,并采用动态规划算法确定不同长度段中矩形件的多级排样方式;然后,选择材料利用率最高的段,按照该段使用数量最大且不产生多余矩形件的原则确定该段的使用数量;最后,选择一个长度最小的段来满足矩形件的剩余需求量。与普通下料算法进行对比,实验结果表明:基于隐式枚举法和动态规划算法的优化下料算法可以有效地解决单一矩形件卷材下料问题。
  • 铝型材三维拉弯工艺
    崔广磊, 李超, 沈盛军, 于洪兵
    锻压技术. 2022, 47(2): 78-82. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.011
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    由于铝型材三维拉弯夹头的运动轨迹一般为空间曲线,且铝型材在拉弯过程中有拉伸变形,其拉弯夹头的运动轨迹很难获取,为此,提出一种确定铝型材三维拉弯夹头运动轨迹的方法。首先,将初始的铝型材两端分为固定端和夹持端,并在固定端建立坐标系;其次,提取产品的中心轴线,将其离散化成若干个空间点,以每一个离散点为切点,做产品中心轴线的切线;沿每一条切线方向截取相应长度的线段(从切点到夹持端),线段另一端点即为夹头运动轨迹经过的空间点,将这些点依次连接便可得到夹头的运动轨迹;最后,通过实例对提出的方法进行验证。结果表明:在一定范围内,随着离散点数量的增加,回弹值迅速减小,而后随着离散点继续增加,回弹值变化不大;在分析时将中间部位作为回弹参考基准,得到的回弹值与实际结果更为接近。
  • 钛合金两轴柔性滚弯技术应用研究
    赵淘, 李晓龙, 杜春峰, 鹿启栋, 孙敏杰, 娄一峰
    锻压技术. 2022, 47(2): 83-87. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.012
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    针对钛合金筒形件采用常规滚弯工艺成形时存在的直边长、质量不稳定、加工周期长等问题,选取典型航天产品进行钛合金两轴柔性滚弯工艺验证。试验结果表明:两轴柔性滚弯成形能力强,无需多次滚弯,且得到的工件直边短,单个钛合金筒形件成形周期可控制在1 min以内;两轴柔性滚弯技术中,超弹性材料的应用提高了钛合金成形精度,得到的试验件全部符合成形技术指标要求;经典弯曲回弹公式可用于计算钛合金两轴柔性滚弯时的刚性辊直径,得到的工件内表面曲率半径的理论值和实际值偏差在0.7 mm内。因此,两轴柔性滚弯技术可实现钛合金筒形件的高效率、高质量冷成形,具备很好的工程应用前景。
  • 车门内板拉延开裂分析与讨论
    吕浩, 刘涛, 王秋雨, 张赛娟
    锻压技术. 2022, 47(2): 88-93. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.013
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    以某车型前车门内板为研究对象,为解决零件在拉延工序出现的开裂和暗裂缺陷,首先对模具及零件生产现状进行分析,针对成形缺陷提出添加刺破刀的改善方案;然后,利用有限元仿真模拟对刺破刀形状和刺破高度进行多组合对比,得到了最优的刺破刀方案:压边力为1200 kN、刺破刀形状为D形、刺破高度为15 mm;最后,通过冲压实验验证了添加刺破刀的效果。冲压实验方案的破口宽度与仿真计算结果存在一定误差,这是因为冲压实验存在二次成形过程,材料在二次成形过程中的回复和软化对冲压实验结果有较大影响。这种冲压方法可以作为破口宽度趋势性分析的依据,但无法精确量化分析。
  • 不同冲压速度下箍带弯曲成形有限元模拟
    佟政阳, 程思佳, 王虎军, 靳凯
    锻压技术. 2022, 47(2): 94-99. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.014
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    针对围圆冲压成形中易发生卡箍折裂的现象,使用SolidWorks建模,利用ABAQUS进行仿真运算,分析不同冲压速度下,卡箍箍带弯曲成形后的应力、应变、厚度的分布情况。结果表明:在不同冲压速度下,卡箍箍带的应力、应变以及厚度的变化趋势大致相同,均在耳圆部分和最底部出现拉应力增大、应变集中以及厚度减小的现象,表明在此3处出现变形较大的现象;经过对不同冲压速度下的卡箍箍带进行模拟仿真,得出在100 mm·s-1的冲压速度下,卡箍箍带的应力、应变以及厚度的变化分布均相对均匀,且整个箍带的变形相对平稳。
    • 特种成形
  • 薄壁细长轴自适应校直技术
    韩宾, 王肖笛, 滕朝斌, 李颖慧, 王聚存, 张琦
    锻压技术. 2022, 47(2): 100-105. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.015
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    为提高现有直线度校直设备的检测精度,提高校直参数计算的准确性,通过对现有轴类零件校直方法的优、缺点进行分析,针对常见细长轴零件的直线度校直加工,设计出校直加工精度为0.1 mm·m-1的薄壁细长轴零件自适应校直设备总体结构。校直过程基于机器学习的BP神经网络算法和数据库积累,基于三点弯曲校直的基本原理,此设备确定了一个适用于此校直工艺的BP神经网络结构,其结构为:输入层为7个节点、输出层为1个节点、单隐含层为6个节点。通过对该神经网络结构的精度验证可得:当数据库包含800组实验数据时,经过1次校直加工,即可满足精度要求,此设备可大幅地减少校直加工次数。
  • 航空导管接头旋压连接装置逆向建模及工艺参数优化
    王伟, 王涓僖, 肖军雷, 杨宝林, 张双杰, 苏孺
    锻压技术. 2022, 47(2): 106-112. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.016
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    针对无扩口型钛合金航空导管接头的旋压连接,采用逆向技术对旋压连接装置进行建模。基于Deform-3D有限元软件,建立航空导管连接接头旋压连接的有限元模型。基于有限元分析,采用响应曲面法,以主要工艺参数为变量,以填充率为优化目标,建立完全二阶响应曲面函数模型。通过对响应曲面函数模型的寻优求解,获得合理的工艺参数组合为:芯轴自转速度为2.68 r·s-1、芯轴轴向进给速度为0.11 mm·s-1,模型预测的填充率为93.3%。采用优化参数数值模拟的填充率为93.1%,与模型预测值的相对误差为0.21%;试验制件的填充率为92.8%,与模型预测值的相对误差为0.54%,同时亦对试验制件的主要性能进行了检测。结果表明,构建的响应曲面函数模型具有良好的精度,采用优化参数后,导管内壁变形均匀,管套凹槽填充效果良好,导管连接接头性能优良。
  • 托板螺母用抽芯铆钉的仿真与实验研究
    石智辉, 王瑞强, 洪俊杰, 孙清超
    锻压技术. 2022, 47(2): 113-118. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.017
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    针对托板螺母用抽芯铆钉在铆接后承受载荷能力弱、钉套鼓包容易开裂而影响铆接合格率的问题,利用仿真与实验相结合的方法对抽芯铆钉的力学规律、钉套鼓包破坏情况进行了探索。以100°小沉头托板螺母用抽芯铆钉为研究对象,借助有限元仿真软件DEFORM-3D建立模型,并进行了安装仿真、抗拉仿真与剪切仿真。探索了铆钉结构尺寸对抗拉力的影响规律,得出每种型号的托板螺母用抽芯铆钉存在的最优钉套伸出长度,确定了铆钉抗拉力与钉套内径成反比、与钉杆头部直径成正比,并且利用钉套内径和钉杆头部直径两因素探究了钉套壁厚与钉套鼓包位置最大主应力的关系,预测了钉套可能发生的破坏现象。最后通过对应的实验,验证了有限元仿真模型的合理性。相关研究为提高托板螺母用抽芯铆钉的铆接合格率与研制提供了参考。
  • 连杆衬套强力旋压成形的多目标优化与决策
    张冰, 徐嘉锋
    锻压技术. 2022, 47(2): 119-125. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.018
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    为了减小连杆衬套强力旋压成形的圆柱度误差和壁厚偏差,提出了基于加权相对距离的最优解决策策略。介绍了连杆衬套的强力旋压成形工艺,以减小圆柱度误差和壁厚偏差为目标建立了多目标优化模型。使用RBF神经网络和有限元仿真软件拟合了工艺参数与目标参数之间的函数关系,经验证RBF神经网络的拟合精度较高。使用非支配排序遗传算法对多目标优化模型进行求解,得到了Pareto前沿解集。建立了理想解和不理想解的概念,提出了基于加权相对距离的最优解决策方法。经生产验证,优化后的圆柱度误差均值比厂家生产的圆柱度误差均值减小了23.16%,壁厚偏差均值减小了23.94%,且两个质量参数的标准差也有所下降。实验结果说明:优化后的连杆衬套圆柱度误差和壁厚偏差均有所减小,且生产稳定性有所提高。
  • 冯·卡门曲线对接桁拉弯成形工艺
    王妍琴, 张杰刚, 谷春杰, 王东, 马凯, 秦学龙, 梁立冬
    锻压技术. 2022, 47(2): 126-131. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.019
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    随着新型火箭的发展,为提高某些运载火箭飞行状态下的气动性能,将整流罩的形状由直线形改为冯·卡门曲线形式。冯·卡门曲线“凸”字形对接桁位于整流罩某一装置中,其在生产中出现弧度和底面平面度超差现象。为解决该问题,对零件拉弯成形过程进行试验研究,通过对比分析拉弯力、包角角度和补拉量3个工艺参数对零件弧度和底面平面度精度的影响,获得了工艺参数最优取值范围,分别为:拉弯力为95 kN、包角角度为左侧18°/右侧19.5°、补拉量为140 mm。采用此工艺参数成形后的零件,其精度为:弧度<1.2 mm、底面平面度<1 mm,满足设计要求。该零件的成形方法及工艺参数可为冯·卡门曲线型材零件提供生产经验。
    • 轧制
  • 轧制裂纹及热处理工艺对高硅电工钢复合板磁性能的影响
    姬帅, 刘忠军
    锻压技术. 2022, 47(2): 131-138. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.020
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    对3层高硅电工钢复合板铸坯进行热轧及温轧变形加工后,采用正火、退火两种热处理方式处理,并观察轧制过程中产生的裂纹,研究不同状态下复合板的磁性能。对不同状态下的试样进行扩散退火处理,研究复合板中裂纹变化及其对磁性能的影响。结果表明:不同热处理工艺下合金内部的裂纹尺寸差异明显,裂纹尺寸对复合板的磁性能影响显著,相对于深裂纹,其他因素的影响较小;温轧变形加工后,复合板内层出现有序组织,但该有序组织在合金存在深裂纹的前提下并不能从本质上提高合金的磁性能;扩散退火工艺可以消除复合板内部的浅裂纹及微裂纹,但不能消除尺寸较大的裂纹,故而不能显著提高存在深裂纹的复合板的磁性能。
  • 辊柱旋轧力能参数求解模型与分析
    周梓朋, 谢兴会, 王琛, 许镱巍, 李维壮, 田旺, 赵春江
    锻压技术. 2022, 47(2): 139-144. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.021
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    为解决旋轧工艺在大进给比下材料隆起和堆积的问题,提出了一种采用行星布置的辊柱旋轧加工工艺。首先,根据辊柱在空间的运动轨迹及管坯为半无限体的假设,建立了辊柱旋轧过程中辊柱与管坯的接触方程;依据坐标转换原则,得到辊柱与管坯接触区在动坐标系各坐标面下的投影面积;利用钢球压入空间半无限体时成形区的平均压力与变形区单位接触压力近似相等的假设,建立了辊柱旋轧数学模型。其次,基于ABAQUS/Explicit平台建立了辊柱旋轧三维数值模型,改变进给比f、减薄量tp和送进角β,进行多工艺参数数值模拟。结果表明:旋轧力三向分力的理论计算结果与有限元模拟数据具有较高的吻合度,提出的辊柱旋轧三维数值模型计算方法可以为旋轧工艺与设备设计提供参考。
    • 装备与成套技术
  • 摩擦铆压用交流伺服塑性连接设备结构可靠性研究
    张鹏, 赵升吨, 张佳莹, 费亮瑜, 王文文, 卢孟康, 陈政
    锻压技术. 2022, 47(2): 145-151. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.022
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    为了提高低塑性轻量化板材接头的连接质量、降低成形力、避免连接过程中产生裂纹缺陷,提出了摩擦铆压塑性连接工艺,并设计了交流伺服塑性连接设备。利用ANSYS Workbench软件对设备的机身进行了静力学分析,校核了机身刚度和强度,并通过模态分析研究了设备振动响应特性。结果表明:该设备每个自由度的运动均由单独的交流伺服电机驱动控制,传动链短、结构紧凑,主轴可提供120 kN下压力。机身竖直方向的最大变形量为0.074 mm,最大累积变形量为0.16 mm,水平方向最大变形量为0.011 mm,最大累积变形量为0.38 mm,机身的强度与刚度均满足摩擦铆压塑性连接工艺需求。机身各低阶模态频率均避开了设备、电机和减速器的工作频率,设备工作过程中振动稳定,不会发生共振现象。最后,在该设备上开展了铝合金板材的摩擦铆压连接试验,所获铝合金板材的摩擦铆压连接接头,背面光滑平整,证明了所设计的交流伺服塑性连接设备的结构和功能均能满足摩擦铆压塑性连接工艺的需求。
  • 基于小波分析的压力机振动信号处理与分析
    于涛, 刘国栋, 李金耀, 付吉发, 于蓉蓉
    锻压技术. 2022, 47(2): 152-157. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.023
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    随着压力机使用时间的增加,故障问题频繁出现,严重影响了工厂的正常生产,为解决该问题,通过分析压力机振动信号对压力机进行故障诊断。以JM21-160曲柄压力机为研究对象,利用Matlab软件对简单、准确提取故障特征的方法进行了研究。以实际的压力机实验数据为基础,提出一种简便方法对数据进行小波去噪和时-频转换处理,此方法基于Matlab的小波工具箱进行的。最后,通过对数据去噪前后频谱图的对比分析,验证了该方法的有效性。该方法能够简化和提取数据中用于分析压力机故障的频率特征,对生产现场的压力机振动信号处理和分析具有参考价值。
  • 具有压差反馈的电液伺服阀死区补偿策略及控制特性仿真
    梁强, 刘芳, 刘红亮, 胡东方, 李庆
    锻压技术. 2022, 47(2): 158-161,166. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.024
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    针对无阀芯位移电液伺服阀死区引起的流量非线性问题,在分析电液伺服阀死区模型的基础上,设计得到了一种具有压差反馈的电液伺服阀死区补偿模型,实现了无需通过位移反馈便能达到对死区的补偿作用。模拟补偿电压信号增加到电液伺服阀的控制系统中,并通过设置比例流量阀在不同变化阶段的“电压-流量”斜率来达到快速补偿比例流量阀流量的作用。针对不同进、出口压差条件下的电液伺服阀死区差异,对电液伺服阀死区进行补偿分析。仿真结果表明:静态控制特性下,当进、出口压差从2 MPa升至6 MPa时,阀芯位移降低近0.1 mm(最大值),流量死区缩小约2%;动态控制特性下,所提出的补偿方法可以将电液伺服阀死区减小到3%,补偿方法是完全可行的。
  • 非对称泵控液压系统控制方案及其回路特性仿真分析
    王海燕, 袁荷伟, 李峰, 张强
    锻压技术. 2022, 47(2): 162-166. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.025
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    为了解决闭式泵控系统液压缸流量不匹配问题并提升液压系统的能量效率,设计了一种变排量、变转速的非对称泵控液压系统控制方案。通过综合控制两个自由度来达到调控排量,实现了液压缸伸缩位置与运动速度的控制功能。此时控制转速和控制排量发生叠加,从而获得了更快的系统响应速度。最后,分别从速度开环、闭环控制方案,以及负载特性等方面对非对称泵控液压系统控制方案及其回路特性展开了仿真分析。研究结果表明:速度开环控制回路系统形成了不对称的速度,速度闭环控制回路系统则表现出更稳定的状态,其可以达到更高的位置控制精度,达到平稳运行状态,获得更优位置控制性能;闭环速度可以保持稳定状态,基本不受负载的影响。
  • 锻机用先导阀芯驱动伺服阀动态特性AMESim仿真分析
    徐勇光, 刘海瑞, 王东
    锻压技术. 2022, 47(2): 167-171. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了实现液压机用伺服阀的流量精确控制,开发了一种以电驱丝杠推动先导阀芯的伺服阀,以达到高精度控制的效果和显著减弱液压引起的冲击力作用。先导进液阀与主进液阀之间保持相互嵌套的状态,具有反馈机械位置信息的功能。并利用AMESim仿真平台对其进行仿真分析。阶跃响应特性表明:到达0.04 s时,主进液阀芯开始关闭,在0.1 s时主阀出口流量达到282 L·min-1,设计满足性能要求。启闭特性表明:先导阀芯开启后,主进液阀芯相对先导进液阀芯速度更慢,引起了明显滞后,之后达到完全开启状态。级间位置匹配特性表明:先导进液阀芯关闭,之后主进液阀芯发生跟随关闭,同样会产生静差。
    • 模具
  • LED射灯灯座冲压工艺分析与复合模具设计
    张日红, 李小敏, 白振伟, 姚华平
    锻压技术. 2022, 47(2): 172-175,206. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.027
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    根据LED射灯灯座的结构和尺寸,以及铝质原材料的特性,对其零件的加工工艺进行了分析。为了降低原材料成本,设计了落料、拉深和冲孔、冲侧槽和钻侧孔3套模具,在落料模具的凸模上安装橡胶块,通过橡胶块弹力将切断后的铝板从凸模上推开,解决了铝板粘在凸模上的问题;将铝板拉深后再冲孔,解决了先冲底孔再翻边后翻边孔容易爆裂的问题;在冲头上安装螺母、螺纹机构,使冲头侧向移动时,同时产生旋转运动,使侧冲头具有钻孔的功能;将冲侧槽与钻侧孔两个工序放在同一套模具中,可以节省加工工位。与采用铝棒车削加工射灯灯座相比,新工艺的成本显著降低。
  • 锁定臂多工位级进模设计
    王天宝, 袁博, 庄申乐
    锻压技术. 2022, 47(2): 176-179. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.028
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过锁定臂的实际生产需求进行多工位级进模排样设计,根据锁定臂零件的结构特点,采用单排排位结构。模具整体采用顺装结构,每次冲裁过程中产品和废料自动分离。凹模采用镶拼结构,加工更加方便,模具保养更加简单,易损件也更加便于更换。双侧刃布置在导料槽两边,入模料边形成定位缺口,紧贴凹模沿导料槽送进,可以连续冲压,使压力机行程次数利用率达到100%,生产效率高且安全,也便于冲压过程的机械化与自动化。为了保证冲压的精度和零件的精度,在冲裁工位中设计了导正销,并采用了逐次弯曲成形工艺,以减少弯曲过程中的回弹。最终通过实际生产验证,设计的锁定臂多工位级进模能够满足实际生产需求。
    • 摩擦与润滑
  • 基于数值模拟的汽车深孔螺母件反挤压冲头磨损性能研究
    张宇杭, 张甲瑞
    锻压技术. 2022, 47(2): 180-185. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.029
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    针对某深孔螺母零件一次挤压成形过程中出现的冲头磨损严重、更换频繁、报废率高的问题,提出了在冲头表面涂层,同时改进冲头结构,以达到冲头磨损最小化的目的。基于数值分析软件DEFORM-3D,建立了冲头磨损模型及挤压仿真模型,研究了未涂层冲头、单一涂层冲头和不同膜厚的TiN-TiCN复合涂层冲头在挤压过程中的磨损情况,并采用正交试验法对关键冲头参数进行优化。结果表明:未涂层冲头磨损最为严重,膜厚为4μm的TiN-TiCN复合涂层冲头的磨损最小;当冲头前角为8°、过渡角为33°、圆角半径为0.2 mm、头部外径为Φ19.46 mm时,冲头的磨损量最小。经实际验证,采用涂层技术及最优参数的冲头,其使用寿命提高了5.5倍。
    • 节能技术
  • 精锻余热回收系统蓄热水池温度场仿真研究
    齐永恒, 陈辉, 史朝旭, 李国军, 张佳琦, 聂国清
    锻压技术. 2022, 47(2): 186-191. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.030
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    锻造工艺中,工艺冷却水将中频感应炉感应线圈所受辐射热带入蓄热水池,蓄热水池作为能量储存场所,其一直处于“黑箱”状态,水池内水的温度分布和流动状态不明了。以现场得到的真实工艺参数为基础,利用Comsol软件对不同工况下蓄热水池内水的温度分布及流动状态进行建模和仿真,得到了在0∶00~8∶00无余热的时间段水池内水的温度分布和流动状态,为实现实时控制水池工艺冷却水温度打下了良好基础。同时,针对热泵获取不到热水的问题,提出将热泵取水口延伸至水池中部的假设,结果表明,该假设可行,解决了热泵获取不到热水的难题,提升了整个余热回收系统的效率。
    • 材料与成形性能
  • 挤压态WE43镁合金夹杂致裂的研究
    吕刚, 何建丽, 赵卫东, 何进
    锻压技术. 2022, 47(2): 192-198. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.031
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    为了研究挤压态WE43镁合金夹杂物致裂的原因及机理,利用CT扫描仪扫描了WE43镁合金试样,观察挤压态WE43镁合金中夹杂物的形貌及尺寸分布,利用Gleeble-3800热模拟试验机在不同变形温度(150和250℃)、不同应变速率(0.001、0.01、0.1和1 s-1)条件下对镁合金试样进行了压缩试验至其断裂。通过光学显微镜和扫描电子显微镜对断裂试样裂纹附近区域形貌进行观察及分析。结果表明:挤压态WE43镁合金中的夹杂物主要为球形(或近球形),夹杂物尺寸在5~10μm范围内的占比约为42.94%。WE43镁合金的临界断裂应变约为0.3,且在试验温度下WE43镁合金的真应力与应变速率之间不敏感。在裂纹边缘及裂纹扩展方向上发现的夹杂物是镁合金致裂的重要原因。EDS结果表明:变形温度为150℃时,致裂的水滴状夹杂物成分为Mg12Nd;而变形温度为250℃时,致裂的块状夹杂物成分为Mg24Y5。
    • 理论与实验研究
  • 挤压态镁合金热压缩微观组织预测模型
    丁小凤, 蒯玉龙, 胡建华, 双远华
    锻压技术. 2022, 47(2): 199-206. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.032
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    在变形温度为250~450℃、应变速率为0.005~5 s-1的条件下,采用热模拟压缩实验得到流动应力-应变曲线,研究了挤压态镁合金热变形和动态再结晶行为。结果表明:AZ31镁合金发生动态再结晶的临界应变随着变形温度的升高或应变速率的减小而降低;镁合金变形初期发生动态再结晶所需要的激活能为191.2 kJ·mol-1。基于实验数据回归分析,建立AZ31镁合金动态再结晶临界应变模型,得到动态再结晶临界应变与流动应力曲线峰值应变的比值约为0.57;应用Avrami方程建立镁合金动态再结晶动力学模型,预测出镁合金动态再结晶临界应变值,与微观组织实验结果一致,验证了模型的正确性,可以用于AZ31镁合金热加工中的动态再结晶预测。
  • 10钢热变形过程动态再结晶行为
    李超群, 张立文, 李飞, 张驰, 毛培刚
    锻压技术. 2022, 47(2): 207-212. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.033
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在Gleeble-1500热模拟实验机上进行单道次压缩实验,试样的尺寸为Φ10 mm×15 mm,压缩变形温度为900~1200℃,应变速率为0.01~10 s-1,压缩量为63.2%(真应变为1.0)。结果表明:10钢在高温单道次压缩实验过程中应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高,且在热变形过程中发生了动态再结晶现象。在此研究基础上,得到了10钢的动态再结晶临界应变模型;根据真应力-真应变曲线,计算动态再结晶体积分数,构建了10钢动态再结晶动力学模型;根据金相统计晶粒尺寸,建立了10钢动态再结晶晶粒尺寸模型。引入平均相对误差绝对值(AARE),验证10钢动态再结晶晶粒尺寸方程的拟合效果,得到AARE=6.32%,说明拟合效果良好。
  • 2124铝合金热成形本构模型及工艺分析
    郭元恒, 谢延敏, 王东涛, 赵江波, 杜凌峰
    锻压技术. 2022, 47(2): 213-219. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.034
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了获得2124铝合金热变形下的力学行为,在温度为350~450℃、应变速率为0.001~0.1 s-1的变形条件下进行热拉伸实验,获得了材料的应力-应变曲线,其结果表明:峰值应力随着温度的升高和应变速率的降低而减小;温度是影响伸长率的主要因素,且低应变速率下,具有较小的均匀伸长率。为精确地描述材料热变形下的变形行为,建立了粘塑性本构模型,并采用遗传算法求得该本构模型的材料参数,结果表明模型的预测值与实验值吻合程度较高。基于已建立的本构模型开发了用户材料子程序VUMAT,建立了双C件有限元模型,并利用ABAQUS软件对2124铝合金热成形过程进行了仿真分析。基于正交实验,研究了温度、冲压速度、压边力和摩擦因数对双C件成形后最大减薄率的影响,使用极差分析方法获得了较优的成形工艺条件,并通过实验验证了该工艺条件下的成形结果。
  • SUS430不锈钢自由曲面弯曲回弹的预测和试验研究
    段晋昌, 梁卫抗, 马立安, 王乾廷
    锻压技术. 2022, 47(2): 220-228. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.02.035
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    金属板料弯曲中,回弹预测与控制是产品精确成形的关键。针对厚度为0.55 mm的SUS430不锈钢自由曲面弯曲回弹问题,采用Hill48、Barlat89和YLD2000-2d 3种典型的各向异性屈服准则对SUS430不锈钢板材自由曲面弯曲成形进行有限元模拟,并结合试验验证,研究了不同屈服准则对自由曲面弯曲成形回弹量的影响规律。结果表明:YLD2000-2d屈服准则的模拟结果与试验结果吻合最好,适用于SUS430不锈钢自由曲面弯曲成形的有限元模拟;Barlat89屈服准则的模拟结果与试验结果存在一定的偏差;Hill48屈服准则的模拟结果与试验结果差异最大。在选用YLD2000-2d屈服准则的基础上,研究了冲压速度与摩擦因数两种工艺参数对自由曲面弯曲成形回弹量的影响规律。在合理的工艺参数范围内,冲压速度越大,数值模拟预测的回弹量越小。
锻压技术
Forging & Stamping Technology
ISSN 1000-3940
CN 11-1942/TG

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