铝合金矩形截面管充液成形工艺研究

目的研究低延伸率和低厚向异性指数的铝合金管,在充液成形过程中的材料变形行为。方法采用低压预成形的方法来改善管坯材料的流动,并与传统不带内压的预成形结果进行了对比。结合有限元分析手段研究了铝管弯曲过程管坯尺寸、弯曲半径的选择对零件壁厚分布的重要性。结果有限分析方法结合试验研究表明,低压预成形可以有效抑制铝合金弯曲轴线管件的开裂。结论初始管材截面外壁周长应等于或略小于模具截面内壁周长;弯曲半径的选取要兼顾弯曲工艺难度和管坯贴模度;低压预成形能够大大改善矩形截面过渡圆角区的材料流动,避免破裂、死皱等典型缺陷的发生。     

镁合金管件热态内压成形研究进展

首先简介了热态内压成形国内外研究现状,然后重点介绍了哈尔滨工业大学在热态内压成形装置和镁合金热态内压成形方面的研究进展.所研制的热态内压成形装置可在一定温度下实现镁合金大膨胀率变径管、弯曲轴线变截面管的研制.采用AZ31B镁合金管材获得膨胀率30%,最大减薄率6.7%的变径管件;采用AZ61A镁合金管材试制了正方形截面件和某轿车样件,采用AZ31镁合金管材试制了截面带有小圆角的管件.介绍了上述样件的工艺过程,表明镁合金热态内压成形工艺具有广阔的应用前景.     

异形截面管不均匀膨胀充液成形数值模拟

目的对低碳钢不均匀膨胀率异形截面弯管零件充液成形工艺参数进行研究。方法利用有限元方法对低碳钢异形截面管零件的充液成形过程进行有限元仿真,对影响圆角破裂的关键工艺参数进行分析及优化。结果液室压力过小,弯管圆角内侧不易贴模;压力过大,圆角内侧会因材料过度减薄而发生破裂。推头轴向进给量合适时,可以在圆角处形成"有益皱纹",防止材料不均匀膨胀发生破裂。结论成形压力在300 MPa,推头的轴向进给量为50 mm时,可以成形出合格零件。     

镁合金笔记本电脑外壳的温成形技术研究

采用0.6mm厚的AZ31镁合金材料,以温成形方式获得了复杂外形尺寸的笔记本电脑外壳.通过研究温度对AZ31镁合金板料拉深成形性能的影响发现:180～280℃成形的镁合金电脑外壳零件不会出现断裂和起皱缺陷,但角部高度随成形温度的升高而增加;低于180℃成形,零件圆角出现褶皱;高于280℃成形,圆角被拉裂;并且成形速度和摩擦也会影响零件成形.     

大截面差空心件内高压成形研究

截面周长差较大的空心零件的内高压成形需要解决膨胀区的轴向补料问题和预成形问题,才能获得壁厚分布较为均匀的合格零件.以某轿车转向节臂零件的成形过程为例,对上述问题进行了试验研究.首先设计、试制了瓶形预制件,在预成形中利用"有益起皱"实现了大量的补料,获得了壁厚分布符合要求的预制件;然后在终成形前使零件截面具有合理的形状,再进行终成形,既保证了圆角部位的外形尺寸,又提高了壁厚均匀性.采用本文介绍的方法实现了截面周长差达70%的瓶形预制件的制备,从而获得了壁厚、外形尺寸均满足设计要求的转向节臂零件.     

12Cr17Ni7不锈钢“鼓形”隔片充液成形工艺研究

目的 研究充液成形工艺参数对直升机旋翼球面径向弹性轴承球面“鼓形”隔片零件成形质量的影响规律。方法 针对“鼓形”隔片零件形状复杂、成形难度大、精度和生产效率要求高等问题,选用充液成形工艺,通过有限元仿真技术,分析初始液室压力、凸模位移、成形压力对零件起皱、破裂、厚度分布、成形精度等的影响规律。结果 数值模拟得到的优化工艺参数为初始液室压力3 MPa、凸模位移3 mm、成形压力30 MPa,验证试验成形出的“鼓形”隔片零件未发生破裂、起皱等缺陷,且零件成形精度良好、厚度分布较为均匀。结论 对于“鼓形”隔片零件充液成形,凸模位移过小易造成流料不充分,导致后续成形过程减薄严重、厚度分布不均匀,凸模位移过大易造成零件起皱。合理的初始液室压力可在一定程度上减少起皱缺陷发生。成形压力过小易造成成形精度差,过大则易导致破裂发生。     

铝合金船形深腔薄壁构件充液成形变形规律研究

目的 解决一种铝合金船形深腔薄壁构件成形时尖端过渡部位容易起皱和入口圆角处容易破裂的问题.方法 应用有限元软件DYNAFORM建立充液成形的有限元模型,研究关键工艺参数对成形结果的影响规律并进行理论分析,最后通过充液成形实验对该工艺方案进行验证.结果 根据工艺优化方案,得出在最大液室压力为4 MPa,初始反胀压力为0,压边间隙为2.2 mm时零件的成形效果最好.结论 通过充液成形的方法,可以有效解决船形深腔薄壁构件尖端部位的起皱和入口圆角处的破裂缺陷,提高成形质量.     

双金属复合管充液压形成形研究

目的 促进双金属复合管中空构件在实际生产中的应用与推广。方法 通过实验和数值模拟,研究双金属复合管室温下充液压形的可行性,分析内压对管材缺陷的影响,总结主要缺陷形式及缺陷的发生原因。结果 室温成形时所需压力仅为15 MPa。对于Fe/Al双金属复合管而言,当其内压增大至17 MPa时,则回弹量很小,通过控制坯料的回弹量即可减小内外管间隙缺陷。成形件壁厚分布均匀,且内压对其影响较小。结论 充液压形可在室温下成形双金属复合管。回弹是成形件存在间隙的主要原因,间隙随着内压的增大而减小。     

小圆角复杂截面带轮冲锻成形工艺分析

目的探索拥有极小圆角的某复杂截面带轮的成形工艺。方法根据零件的结构特点,先后制定了三种成形方案,利用有限元技术对每一方案展开数值模拟分析,最后进行物理实验验证。结果一道次成形时零件中心侧壁易出现破裂缺陷;采用两道次成形时,整形道次零件上的极小内圆角处易出现削料现象。结论采用正反复合拉深→预成形→终整形的三道次成形方案,所得零件成形效果较好,没有出现金属折叠、削料现象。     

AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究

为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500 kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000 kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000 kN,模具预热温度为450 ℃,坯料在545 ℃保温20 min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.     

内压对镁合金差温内压成形起皱行为的影响

针对镁合金管材热态内压成形存在的壁厚不均、膨胀率小等问题,本文提出利用温度差控制变形的差温内压成形新方法,沿管材轴向建立了具有不同温度梯度的温度场,开展非均匀温度场作用下的镁合金管材塑性失稳起皱行为研究,研究了内压对镁合金差温内压成形起皱参数的影响规律。当恒定内压8MPa时,成形后形成均匀的三个皱纹;采用线性增加的内压补料,成形后仅形成均匀的两个皱纹。恒定内压下轴向补料有助于形成更均匀的多点起皱,变内压轴向补料会改变起皱临界条件,提高了成形区材料的稳定性,抑制后续皱纹的形成。     

带筋管整体成形力学条件研究

目的掌握带筋管整体成形的工艺条件。方法实验研究了带筋管坯整体成形易出现的缺陷形式,并分析了影响筋板整体成形的力学条件。结果实验结果表明:对于一定高径比范围内的带筋管可整体成形,但当高径比超出临界值时,易发生起皱和倾倒缺陷。起皱主要发正在曲率半径增大的部位,倾倒则发生在曲率半径减小的部位。起皱发生的原因是曲率半径增大导致筋板中性层外侧形成了较大的压应力,倾倒则是非均匀分布的拉应力形成了弯矩,进而导致了失稳的发生。结论带筋管内部施加支撑压力能同时降低压应力和弯矩,避免起皱和倾倒的发生。最终成功成形出了椭圆度为1.5和2的整体带筋管件。     

Effect of internal pressure on springback during low pressure tube hydroforming

For the existence of bending deformation during low pressure tube hydroforming(LPTH), springback is unavoidable and deteriorate the forming accuracy. In this paper, an analytical model of springback for LPTH was proposed. The simulation and experiment were carried out to investigate the effects of the main factors on the springback, such as internal pressure, corner radius and thickness. The results indicate that, different from expansion deformation, bending forming is the main and basic deformation for tube forced into the required shape during the LPTH. Consequently, springback appears. However, the deformation type has great dependence on the internal pressure, which ensures the internal pressure of the function to reduce the springback. There is a critical pressure which would induce pure bending deformation and result in the largest springback. Consequently, it need try to avoid the critical pressure for the LPTH. On the contrary, whatever the internal pressure is less or bigger than the critical pressure, springback are all decreased. In contrast, it is more effective to decrease the springback when pressure is bigger than the critical pressure. In addition, bigger corner radius can also contribute to decrease the springback because of a much larger tensile force introduced under the same internal pressure. For a definite component, improving internal pressure is the only method to decrease the springback.     

薄壁异形方半管零件充液成形工艺研究

目的 为解决薄壁异形方半管零件成形过程中易起皱、破裂、形状冻结性不佳的难题,引入充液成形工艺。为进一步掌握不同工艺参数对零件成形性能的影响,对薄壁异形方半管零件的充液成形过程进行研究。方法 以液室压力、压边力、拉深深度、摩擦因数等工艺参数为影响因子,进行正交试验,通过分析不同工艺参数下零件最大减薄率、贴模度、最大回弹量的变化规律,掌握充液成形工艺中不同工艺参数对零件起皱、破裂、形状冻结性的影响。结果 零件的破裂和起皱现象受液室压力影响显著,而零件的形状冻结性则受压边力影响较大。在数值模拟中,优化后的最优工艺参数如下:液室压力为15 MPa,压边力为120 kN,拉深深度为110 mm,摩擦因数为0.15。经模拟验证,与优化前相比,在该工艺参数下得到的结果更优,零件最大减薄率降低到11.5%、贴模度提高了0.212 mm、最大回弹量降低了1.955 mm。结论 通过模拟分析和现场试验验证可知,采用正交试验得到的最优工艺参数可以完成半管零件的成形,合理的工艺参数能有效抑制零件起皱、破裂、形状冻结性不佳的现象,从而提高半管零件的成形性能。     

3D numerical study on wrinkling characteristics in NC bending of aluminum alloy thin-walled tubes with large diameters under multi-die constraints

With an increase in the diameters of aluminum alloy thin-walled tubes (AATTs) and a decrease in their bending radii, wrinkling characteristics and its prediction under multi-die constraints have become a key problem urgently to be solved for improving the forming quality in numerical control (NC) bending of AATTs with large diameters. Thus in this paper, considering the characteristics of the bending processes, based on the ABAQUS software environment, a 3D elastic–plastic finite element model and a wrinkling energy prediction model under multi-die constraints are established and their reliabilities are validated, respectively, in which, the appropriate choosing of forming parameters is achieved to guarantee no excessive thinning and flattening in the processes even if wrinkling borders on occurring. By combining the two models, variation relationships of the maximum wrinkling factor with different compressed deformation zones and forming ratios, and effects of clearances and friction between different dies and tubes on the maximum wrinkling factor are obtained, and then an investigation into the wrinkling characteristics is carried out for the processes. It is found that the larger the diameters of AATTs, the larger the wrinkling sensitive zones (WSZs), and there is a larger possibility of wrinkling in the bending segments of WSZs than in the straight ones; the larger the effects of clearances and friction between different dies and tubes on wrinkling.     

Numerical Analysis of Hydroforming DeepDrawing of Conical Cup

［1］T.Nakagawa: Annals of the CIRP, 1987, 36(1), 191. ［2］J.C.Gelin and P.Picart: Proc. of Nmisheet99, Besancon, France, 1999, 1, 497.     

Numerical analysis of hydroforming deep drawing of conical cup

Aided by the FE-code, analysis is carried to find the proper hydroforming deep-drawing condition for the perfect forming of a conical cup that can not be drawn successfully by conventional deep drawing method. Hydraulic counter pressure must be reasonably controlled, otherwise defects such as fracture and wrinkling can not be avoided. Therefore, the forming procedure is divided into three stages, and the counter pressure is adjusted intentionally to make the blank clamped onto the punch at a suitable time, then deformation at dangerous area is resisted by the effect of the counter pressure and the conical cup can be formed without defects.     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

6A02铝合金异形截面小弯曲半径薄壁管液压成形工艺研究

目的 研究6A02铝合金异形截面薄壁管的液压成形过程,改进管件的成形质量。方法 使用Abaqus软件进行数值模拟,通过考察管件壁厚分布情况、管件轴线的最小弯曲半径及管壁与模具贴合情况,研究了内压、轴向进给量、加载路径及合模过程中的内压与进给对成形质量的影响,并提出了合模力–轴向进给–内压三者同时配合的加工方法。结果 通过数值模拟确定了无轴向进给情况下管件薄弱处发生破裂时的内压为7.5 MPa,发生起皱前的最大轴向进给量为2 mm,最低整形内压为80 MPa。确定了在合模过程中进给0.75 mm、合模后继续按照特定加载路径进行内压提升和轴向进给、最后施加80 MPa的整形压力的情况下成形效果最好。通过此路径加工出的管件最小壁厚为0.42 mm,最大减薄率为16%,轴线最小弯曲半径为1.258 mm,与模具间隙面积为0.065 mm²。结论 适当的内压–轴向进给可以实现较好的成形质量。在合模过程中,施加与合模力相配合的轴向进给和内压能增加管件弯曲处薄弱部分的补料量,改善管件在合模后的壁厚分布情况,进一步提升管件最终成形质量。