枝杈类锻件挤压成形缺陷成因分析及控制研究

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由于枝杈类锻件的结构多样性,能够连接多个部件、承受较大载荷、传递扭矩等功能,在国防事业、汽车行业、能源领域、航天领域等具有广泛应用。为适应复杂苛刻的工作环境,对零件力学性能需求严苛,多为挤压方法成形。为避免成形过程中缺陷产生,制造优质锻件,需要对此类锻件成形缺陷成因及控制进行深入研究。本文主要以枝杈类锻件挤压成形过程中产生的缺陷为研究对象,获取缺陷成形机理及主要工艺参数对枝杈类锻件缺陷的影响规律。首先,通过DEFORM-3D软件平台建立枝杈类锻件数值模拟模型,通过对锻件金属速度场、等效应力、折叠角等分析,明晰锻件挤压变形时金属流动规律、缺陷形成机理。其次,采用数值模拟方法研究枝杈根部至冲头圆面距离、冲头尺寸、枝杈截面尺寸、坯料尺寸、冲头挤压速度等工艺参数对金属流动规律和成形缺陷的影响程度,并分析缺陷产生的临界条件。再次,通过构造正交试验和BP神经网络模型,获得主要参数对缺陷影响程度预测模型。最后,基于有限元模拟结果,进行枝杈类锻件试验研究,获取枝杈类锻件挤压成形金属流动规律,进一步明晰缺陷成形机理,验证数值模拟分析、网络预测模型准确性。本文经过对枝杈类锻件成形缺陷的研究,构建锻件缺陷预测模型,为制造精良无瑕疵枝杈锻件提供了可靠的理论借鉴。
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