多工位高速冷鐓成形機理及其設備結構優(yōu)化研究.pdf

1、多工位高速冷鐓機以其高效率、高質量和高精度的生產特點，以及新型高強度冷鐓鋼的應用和冷鐓新工藝的研發(fā)，使得現(xiàn)代制造業(yè)越來越多的選擇多工位冷鐓機設備生產綜合性能高的零件，例如在航空、航天、船舶和機械制造等領域生產緊固件及結構復雜的異形件。但隨著市場經濟的快速發(fā)展，產品需求向著多樣化、結構復雜化、綜合性能要求高的方向發(fā)展。而國內多工位高速冷鐓機現(xiàn)有的換模結構形式，無法應對產品多樣化的生產趨勢；小于四工位的冷鐓成形舊工藝，不能保證結構復雜件的成

2、形精度；且優(yōu)質冷鐓件的獲得，更需要對多工位冷鐓成形原理進行更深入的研究等，上述存在的問題大大限制了多工位冷鐓技術的發(fā)展。
　　文章以多工位高速冷鐓成形技術為主線，圍繞高速冷鐓成形機理、多工位高速冷鐓成形工藝以及多工位冷鐓機快速換模機構等方面展開討論研究。采用物理模擬試驗方法來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)學模型的方法對多工位冷鐓成形工藝進行優(yōu)化、并針對多工位冷鐓機快速換模問題設計出冷鐓機專用離線換模裝置

3、，最終以典型冷鐓件在多工位冷鐓機上的生產實踐來驗證上述討論內容。具體開展了以下幾方面的研究及取得相應的成果：
　　1）多工位高速冷鐓成形機理的研究
　　根據(jù)多工位冷鐓機的運動速度和滑臺的位移可以確定應變速率，得出多工位高速冷鐓成形屬于低動態(tài)成形范疇（低動態(tài)的應變速率100~101s-1）。用 Gleeble試驗機物理模擬的方法研究多工位冷鐓成形狀態(tài)下高強鋼的變形規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：
　　①高速冷鐓過程有應力波的傳播、正應變速率

4、效應，和較弱的絕熱效應；
　?、谠诙喙の焕溏叧尚芜^程中，變形量和變形工位數(shù)對組織細化作用影響顯著，而應變速率對組織細化的作用較小。
　　2）多工位高速冷鐓成形工藝研究
　　由于復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的設計方法。并在多工位高速冷鐓成形工藝中采用有限元模擬技術，在模擬計算的過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力應變分布來選擇最佳的成形工藝。
　　3）多工位冷鐓機結構優(yōu)化—離線換模裝置
　　離線換模裝置將多工位冷鐓機模具組的機內更換轉換成機外更換調整，減少停機時間；采用液壓缸與斜塊共同作用的方式實現(xiàn)快速裝夾和吊離；動、定模部分各設置有相應的方形銷精準定位。
　　4）多工位冷鐓產品的試驗研究
　　在多工位高速冷

6、鐓機上根據(jù)優(yōu)化的工藝方案生產出典型冷鐓件，研究其成形力、成形工藝以及成形后的組織變化。結果表明，采用多工位冷鐓成形技術生產的零件，組織得到明顯細化，綜合性能高，同時離線換模裝置的設計，大大提高了生產效率。典型冷鐓件的生產實踐驗證了多工位冷鐓成形機理中的物理模擬結果和冷鐓工藝有限元模擬優(yōu)化結果。
　　以上研究結論和成果，將打破國外對多工位冷鐓機設備改造升級技術的壟斷，實現(xiàn)我國多工位冷鐓機裝備技術的自主創(chuàng)新，并改善我國冷鐓產品技術的低