擠壓成形
關注創建者：Jackill 創建時間：2019-03-18
擠壓成形的視頻教程
基于DEFORM V11.0 星形套溫擠壓成形工藝分析
溫擠壓成形性能介于冷擠壓和熱擠壓之間，既克服了冷擠壓變形抗力大的難題，又避免了熱加工的過熱、過燒、氧化、脫碳等缺點，所以欲采用溫擠壓先進制造技術制造星形套。
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基于Abaqus CEL方法實現擠壓成形
1、ABAQUS CEL建模方法； 2、擠壓成形建模關鍵點； **注意** 附件inp文件需要用電腦下載，若下載下來的附件為AVI格式，請將后綴改為.inp即可。
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基于Abaqus的金屬成形模擬
本課程由赤子Sim和來自臺灣的Nina老師合作完成，課程主要內容包括： 1.金屬塑性成形的基本概念及在Abaqus中的相關設定； 2.沖壓成形理論及示例（由Nina老師主講） 3.沖裁 4.彎管成形 5.彎板成形 6.基于熱——位移耦合的擠壓成形 7.軋制
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擠壓成形的實例教程
1 前言
金屬擠壓成形是用壓力機和模具對放置在模具腔內的金屬坯料施加強大的壓力使金屬坯料產生定向塑性變形，從擠壓模的模孔中擠出而獲得所需斷面形狀、尺寸且具有一定力學性能的零件或半成品的塑性加工方法。擠壓成形的種類很多，例如按照金屬塑變流動方向可分為正擠壓、反擠壓、復合擠壓及徑向擠壓。按照金屬坯料溫度分冷擠壓、溫擠壓和熱擠壓等。
2 擠壓成形工藝優勢及面臨問題
擠壓成形與其它的金屬成形加工方法相比具有明顯的優勢，可以用少量的工序完成復雜零件的成形加工，例如各種形狀復雜的深孔、薄壁和異形截面零。零件尺寸精度高，表面質量好，生產效率高，擠壓零件不需要或僅需要少量的切削加工，大大節約材料。
不過由于擠壓成形工藝特點，在生產過程中也有許多需要克服的難點。對模具的要求較高，要求模具要有較高的強度。對于冷擠壓，坯料一般需要經過軟化處理及表面潤滑處理，擠壓成形后，工件還需消除內應力才能使用；對于被擠壓的金屬材料要求有較高的塑性及低的屈服極限和冷硬性，目前常用于冷擠壓的材料有：有色金屬，低碳鋼，低合金鋼，不銹鋼，鈦和鈦合金等。除此之外在擠壓成形過程中工件經常會出現各種缺陷從而導致零件無法達到實際要求，常見的缺陷有：表面折疊、表面折縫、縮孔和裂紋等。目前國內企業在面臨這些問題時大多采用試錯法，也就是完全憑工程師經驗進行大量的實際試驗，這種方法的弊端在于對工程師經驗依賴性大，經驗又難以快速進行有效地積累和傳承，通過多次的實際試驗使得產品的生產周期長，成本增加，質量不高。因此相關企業需要一種有效地工具來面臨挑戰，專業金屬成形工藝數值模擬工具DEFORM便可以為這些難題提供相應的解決方案。
展開 simufact.forming擠壓成形分析（管材擠壓）
simufact.forming在做擠壓成形分析的時候，一般需要在工作區進行網格細化，simufact在2D擠壓分析或管材擠壓分析，比較容易，對網格要求較低，但是在3D擠壓時，要求工作區的網格要細，這就需要使用simufact自帶的網格局部細化工具，進行擠壓成形過程的細化分析，這樣才能保證求解過程的收斂性。
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另外，擠壓成形中，有時候需要考慮，擠壓筒、內襯、中襯之間的過盈配合對模具產生的應力的作用，以及在成形過程中模具所受的應力分析，simufact能夠實現多個變形體，并且將模具看成彈性變形體，精確分析彈性變形產生的應力作用和變形作用對產品精度的影響。
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以下為3D分析采用四分之一模型進行的管材擠壓成形分析，擠壓工作區采取了網格細化。
展開 產品及生產工藝
產品信息
材料使用工業純鋁，牌號1070A，純鋁塑性好，易于冷擠壓成形。產品長寬高尺寸為23mm×23mm×17.5mm，輪廓尺寸公差±0.05mm，體積2038mm3，重量5.5g。因冷擠壓后的產品尺寸和表面粗糙度滿足要求，故鍛后無CNC加工，產品圖如圖1所示。
圖1 產品圖
設備選型
此系列產品冷擠壓成形噸位預估不足60t，雖然成形噸位小，但因設備噸位限制，故只能選用500t油壓機。
成形工藝與模具設計
此系列產品結構可使用型材冷擠壓一次成形，冷擠壓對坯料重量、體積和端面的要求較高，需采用精密鋸切下料。型材鋸切后的坯料形狀、尺寸見圖2；模具結構簡圖如圖3所示。
圖2 坯料形狀與尺寸
圖3 部分模具結構簡圖
上模芯在向下運動過程中，頭部的導向桿穿過坯料中心孔，與下模頂桿接觸發生導向；上模芯再繼續向下運動，中部方形桿與下模芯接觸發生二次導向，故對模具材料和加工精度要求較高，否則極易引起上模芯偏載斷裂。在退料后，下模頂桿依靠重力和下模頂桿彈簧的作用恢復到位。
成形與模具應力模擬分析
模擬參數設定
原材料尺寸：長寬高為22.6mm×22.6mm×5.3mm，重量約5.5g；網格劃分：網格數量為102863個，最小網格尺寸為0.385mm，網格比例2.5；摩擦系數：剪切摩擦系數0.2；運動與步長：上模運動速度1mm/s，步長值0.035mm。
模擬結果分析
模擬成形終步產品填充情況與產品尺寸(386步)，如圖4所示。
圖4 成形終步產品尺寸
等效應變分布云圖如圖5所示，成形過程中，殼體的等效應變分布較為均勻，最大值不大于3.9；最大等效應變出現在成形終步，位于殼體頭部毛刺位置，最大值5.93。
展開 ⑶第二道擠壓可利用第一道擠壓的余溫進行擠壓成形，減徑約25mm，擠壓前需要將工件冷卻至約700℃，使得工件的溫度分布接近均勻，在第二道擠壓時喇叭口處的材料能產生足夠的支撐力來對抗成形力，第二道擠壓成形力約500kN。
⑷第三道擠壓可利用第二道擠壓的余溫進行擠壓成形，減徑約20mm，達到最終的成形形狀和尺寸，第三道擠壓成形力約550kN。第三道擠壓如果溫度不夠可以將工件冷卻至室溫，采用第一道擠壓的移動式感應加熱方案，加熱溫度控制在700℃左右，接近喇叭口附近時需要提前停止加熱，防止產生材料折疊。
⑸根據本文給出的成形工藝方案，該工件的成形分三道擠壓，三道工序成形力均小于600kN。所設計的模具工藝參數均能將成形力較好控制在600kN 以下，說明所選擇的各道擠壓的縮徑量是適宜的。擠壓機可采用100t 三工位臥式擠壓機。
⑹對本文所論述的一種大直徑薄壁鋼管的三道次縮徑成形進行了實驗驗證，實驗與有限模擬的結論很吻合，說明本文所述的模具參數和縮徑工藝確實可行和可靠。
展開 ①擠壓零件的改進，為了有利于一次成形，去掉階梯形內孔，即去掉
φ14mm 的中間孔，如圖7 所示，
φ14mm 中間孔通過機加工獲得，這樣可以有效提高成形零件的質量；
圖7 改進的擠壓零件圖
②為了減小擠壓力，有利于零件成形，改善模具的潤滑條件，采用摩擦因子更小的潤滑劑，并在零件的臺階處設置較大圓角，便于金屬流動；
③為了減少渦流，給凸模和凹模采用不同的潤滑劑，凸模的潤滑劑摩擦因子大，凹模的潤滑劑摩擦因子小；
④減小凹模齒輪成形的工作帶高度，把工作帶高度減小到2.5mm，可以大大減小坯料和凹模之間摩擦力。
⑶擠壓工藝改進后的模擬結果。
擠壓工藝改進后，如圖8 改進工藝后最終成形的速度和流動應力圖所示，消除階梯形孔擠壓成形出現的塌陷現象。如圖9 改進后的最終成形的有效應變圖所示，大大減少了擠壓成形由于摩擦因素和金屬流動不均勻造成的縮孔現象，提高了成形零件的質量。如圖10 改進工藝后擠壓過程的行程一載荷曲線所示，明顯降低擠壓力，改進工藝后的最大擠壓力為1120kN，比沒有改進前降低240kN，有效保護模具，降低擠壓時的能耗。
圖8 改進后的最終成形的速度和流動應力圖
圖9 改進后的最終成形的有效應變圖
圖10 改進后的擠壓過程的行程一載荷曲線
結束語
用冷擠壓成形技術來成形復雜內型腔類零件—超越離合器齒輪，具有傳統切削加工工藝所不可比擬的優點：材料利用率高，生產效率高，零件精度高，使用壽命高。目前采用一次性將該超越離合器齒輪的內曲面外齒形擠壓成形是最經濟、最理想、最有效的成形工藝方法。同時通過對型腔內曲面為阿基米德螺線形花瓣的超越離合器齒輪成形過程的數值模擬仿真，利用數值模擬仿真結果。實現了對毛坯的精確化，大大提高了材料利用率，節省了材料。
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</figure><p><br></p><p> 分析過程：</p><p> 管材在壓力作用下，先脹形，然后再擠壓成形
c）LJ鋼（0Cr4NiMoV）
LJ鋼（圖5）為冷擠壓成形橡塑模具專用鋼。LJ鋼的碳含量極低，塑性優異，變形抗力低，其冷擠壓成形性能與工業純鐵相近，冷擠壓成形的模具模腔輪廓清晰、光潔、精度高。鋼中的主加元素為Cr，輔加元素為Ni、Mo、V等，合金元素的主要作用是提高鋼的淬透性，提高滲碳層的硬度、耐磨性和心部強度。
LJ鋼具有良好的鍛造性能和熱處理工藝性能。
★ （a-3）25CrNi3MoAlM模具鋼
25CrNi3MoAl鋼為低Ni無Co型Ni-Mo-Al系，析出硬化型馬氏體時效鋼，適用于制造變形率要求在5%以下、鏡面要求高或表面要求光刻花紋的普通及精密塑料模具，經軟化處理后，可通過冷擠壓成形。25CrNi3MoAl鋼的特點是鎳含量低，價格遠低于馬氏體時效鋼，也低于超低碳合金時效鋼。
、擠壓成形、鈑金成形、軋制、環軋、旋壓、自由鍛等。
第一個案例（左側）描述的是在兩個載荷工況共同作用下的承重梁，分別在ZX平面和YZ平面上增加結構幾何對稱約束，并在Z方向上增加拉伸（擠壓成形）約束，得到的最優拓撲結構。
第二個案例（中間）展示的是一個開瓶器的拓撲優化設計，結構在模型的Y方向上增加了拉伸約束。
第三個案例（右側）展示的是轉向臂的拓撲優化設計，在轉向臂的兩側增加了雙面鑄造約束。
Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
Abaqus反向擠壓成形仿真案例講解
如鎂合金杯形件反擠壓成形，滑塊在一個工作循環內需經歷四種不同的速度，工藝控制系統應能完成動作要求。
智能液壓機與各種成形工藝優化結合，了解最佳工藝路徑，才能發揮出優越性。研究各種成形工藝的成形機理，建立適合該成形工藝的優化參數，對于提高產品質量和生產效率、降低生產成本非常重要。
6、智能液壓機機身優化設計。
文／司宗青·蘇州虹逸重工科技有限公司
雙工位雙向臥式框架伺服數控擠壓液壓機(圖1 和圖2)，主要適用于借助專用模具和步進梁輸送工件機構或桁架機器人的工況，可實現圓管材、圓棒料以及方材等兩端同時同步高效熱(冷)擠壓成形新工藝，是專門用于滿足汽車車橋、火車車輛輪軸、汽車半軸、汽車傳動軸的臥式擠壓液壓機，是車輛行業特種鍛造專用液壓機。
由圖3(b)可知，擠壓溫度為870℃時，大口徑管材組織類型仍為等軸組織，部分晶粒形貌呈現橢圓形或長條形，平均晶粒尺寸為60～80μm，由于擠壓變形大，成形過程中產生大量的變形熱，金屬擠壓過程中荒管實際溫度接近TA2相轉變溫度，因此組織中有少量β組織存在。
