多工位高速冷鐓成形機(jī)理及其設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、多工位高速冷鐓機(jī)以其高效率、高質(zhì)量和高精度的生產(chǎn)特點(diǎn)，以及新型高強(qiáng)度冷鐓鋼的應(yīng)用和冷鐓新工藝的研發(fā)，使得現(xiàn)代制造業(yè)越來(lái)越多的選擇多工位冷鐓機(jī)設(shè)備生產(chǎn)綜合性能高的零件，例如在航空、航天、船舶和機(jī)械制造等領(lǐng)域生產(chǎn)緊固件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形件。但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，產(chǎn)品需求向著多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、綜合性能要求高的方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)多工位高速冷鐓機(jī)現(xiàn)有的換模結(jié)構(gòu)形式，無(wú)法應(yīng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的生產(chǎn)趨勢(shì)；小于四工位的冷鐓成形舊工藝，不能保證結(jié)構(gòu)復(fù)雜件的成

2、形精度；且優(yōu)質(zhì)冷鐓件的獲得，更需要對(duì)多工位冷鐓成形原理進(jìn)行更深入的研究等，上述存在的問(wèn)題大大限制了多工位冷鐓技術(shù)的發(fā)展。
　　文章以多工位高速冷鐓成形技術(shù)為主線，圍繞高速冷鐓成形機(jī)理、多工位高速冷鐓成形工藝以及多工位冷鐓機(jī)快速換模機(jī)構(gòu)等方面展開討論研究。采用物理模擬試驗(yàn)方法來(lái)討論多工位冷鐓成形原理、采用有限元模擬分析和建立工藝優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的方法對(duì)多工位冷鐓成形工藝進(jìn)行優(yōu)化、并針對(duì)多工位冷鐓機(jī)快速換模問(wèn)題設(shè)計(jì)出冷鐓機(jī)專用離線換模裝置

3、，最終以典型冷鐓件在多工位冷鐓機(jī)上的生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證上述討論內(nèi)容。具體開展了以下幾方面的研究及取得相應(yīng)的成果：
　　1）多工位高速冷鐓成形機(jī)理的研究
　　根據(jù)多工位冷鐓機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度和滑臺(tái)的位移可以確定應(yīng)變速率，得出多工位高速冷鐓成形屬于低動(dòng)態(tài)成形范疇（低動(dòng)態(tài)的應(yīng)變速率100~101s-1）。用 Gleeble試驗(yàn)機(jī)物理模擬的方法研究多工位冷鐓成形狀態(tài)下高強(qiáng)鋼的變形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：
　?、俑咚倮溏呥^(guò)程有應(yīng)力波的傳播、正應(yīng)變速率

4、效應(yīng)，和較弱的絕熱效應(yīng)；
　?、谠诙喙の焕溏叧尚芜^(guò)程中，變形量和變形工位數(shù)對(duì)組織細(xì)化作用影響顯著，而應(yīng)變速率對(duì)組織細(xì)化的作用較小。
　　2）多工位高速冷鐓成形工藝研究
　　由于復(fù)雜冷鐓件的綜合性能要求極高，在冷鐓材料選擇、冷鐓次數(shù)的確定和冷鐓新工藝上提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。并在多工位高速冷鐓成形工藝中采用有限元模擬技術(shù)，在模擬計(jì)算的過(guò)程中提出了多組模具更換、定位和各工位間模擬數(shù)值的連續(xù)性問(wèn)題的解決辦法。
　　在工藝

5、優(yōu)化方面，建立工藝優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模型最小值的工藝參數(shù)得出較優(yōu)化工藝方案，并根據(jù)各工位成形坯料的損傷值和等效應(yīng)力應(yīng)變分布來(lái)選擇最佳的成形工藝。
　　3）多工位冷鐓機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化—離線換模裝置
　　離線換模裝置將多工位冷鐓機(jī)模具組的機(jī)內(nèi)更換轉(zhuǎn)換成機(jī)外更換調(diào)整，減少停機(jī)時(shí)間；采用液壓缸與斜塊共同作用的方式實(shí)現(xiàn)快速裝夾和吊離；動(dòng)、定模部分各設(shè)置有相應(yīng)的方形銷精準(zhǔn)定位。
　　4）多工位冷鐓產(chǎn)品的試驗(yàn)研究
　　在多工位高速冷

6、鐓機(jī)上根據(jù)優(yōu)化的工藝方案生產(chǎn)出典型冷鐓件，研究其成形力、成形工藝以及成形后的組織變化。結(jié)果表明，采用多工位冷鐓成形技術(shù)生產(chǎn)的零件，組織得到明顯細(xì)化，綜合性能高，同時(shí)離線換模裝置的設(shè)計(jì)，大大提高了生產(chǎn)效率。典型冷鐓件的生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證了多工位冷鐓成形機(jī)理中的物理模擬結(jié)果和冷鐓工藝有限元模擬優(yōu)化結(jié)果。
　　以上研究結(jié)論和成果，將打破國(guó)外對(duì)多工位冷鐓機(jī)設(shè)備改造升級(jí)技術(shù)的壟斷，實(shí)現(xiàn)我國(guó)多工位冷鐓機(jī)裝備技術(shù)的自主創(chuàng)新，并改善我國(guó)冷鐓產(chǎn)品技術(shù)的低