基于位移控制的型材2D张臂式拉弯加载轨迹设计及数控代码生成

针对Cyril Bath公司数控型材2D张臂式拉弯设备,提出了型材拉弯过程中轴向拉伸变形量的控制方法,解决了位移控制模式下型材拉弯夹钳加载轨迹较难设计的问题,为通过有限元模拟进行夹钳运动轨迹的优化奠定了基础。同时研究了拉弯设备的数控代码格式,给出了由夹钳运动轨迹自动生成数控代码的方法。通过实例验证了所提出算法的有效性和可靠性。     

型材拉弯数值模拟轨迹建模方法

提出了基于连接单元的数值模拟夹钳轨迹建模方法,采用滑块、铰链和连杆,建立了张臂式数控拉弯多体系统和运动关系几何模型。利用型材拉弯的应变中性层位于模具型面特征位置所在纤维层,推导出等曲率拉弯模具的夹钳轨迹控制参数求解算法,并将结果用于夹钳运动轨迹控制。同时,使用连接单元建立型材拉弯有限元模型,模拟获得了工艺参数对拉弯回弹的影响规律。试验结果与数值模拟结果的回弹变化趋势吻合,证实了基于连接单元的数值模拟夹钳轨迹建模方法的有效性和可靠性。     

大型异型材拉弯成形有限元模拟技术研究

异型材几何截面非对称特征与拉弯围转成形特点构成了型材拉弯有限元模拟过程中的许多特殊的问题,如易发生较大的扭转变形,出现贴模错误,初始接触错误,加载轨迹长,动态效应明显,刚体发生变形,计算量过大等.本文针对某飞机上大型复杂异型截面型材零件拉弯过程有限元模拟技术进行了研究,通过对加引导面模具设计、网格划分、加载轨迹设计、夹钳及毛料圆角处理等关键技术的研究,解决了型材拉弯成形模拟中的上述问题,应用有限元分析软件ABAQUS,实现了大型异型材的拉弯成形数值模拟.     

中空铝合金型材拉弯成形工艺研究

拉弯成形工艺具有成形精度高、回弹量小、生产效率高的优点,对轨道列车端顶弯梁进行拉弯数值模拟与成形实验。利用数学解析法计算得到了型材拉弯过程中夹钳的运动轨迹,并定义了型材拉弯过程中典型的成形缺陷。利用有限元模拟对比分析不同选材和工艺参数下成形后零件的应力分布、回弹、截面畸变和空间扭转。研究结果表明:选用ENAW-6005-T4材料可以避免型材拉弯过程中的断裂;采用预拉0.5%和补拉1.5%的加载组合时,型材的卸载回弹量最小;采用1.5 MPa的填充压强可以有效地抑制型材外壁的内凹;改善摩擦条件可以减小成形后的空间扭曲。采用优化后的工艺参数进行了实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合。     

铝型材拉弯回弹数值模拟研究

简要介绍了型材拉弯成形工艺方法,同时还介绍了拉弯成形基本原理,分析了拉弯工艺加载方式,建立了型材拉弯成形有限元模型,模拟了铝型材拉弯成形过程及回弹。模拟结果表明,不同的加载方式和工艺参数对型材拉弯成形质量有一定的影响。     

型材拉弯数值模拟夹钳边界条件的一种等效模型

拉弯是一种重要的型材弯曲工艺,被广泛应用于汽车和飞机制造业。有效应用该工艺必须了解不同工艺参数如何影响工艺过程和零件最终形状。当前数值模拟是研究这些问题的一种有效手段。然而准确模拟成形过程的前提是准确描述毛料的边界条件。张臂式拉弯夹钳力矩边界条件复杂,在数值模拟中处理困难,为此该文提出了一种位移加载等效模型。利用该模型对矩形中空截面铝合金型材张臂式拉弯过程进行了模拟和试验验证。切向应变、截面畸变和回弹模拟结果与试验结果基本吻合,说明上述夹钳等效模型可行,为后续工艺参数优化提供了基础。     

型材2D拉弯数值模拟建模技术研究

型材拉弯成形有限元模拟关键在于型材夹持端运动轨迹的合理描述。对于由力控制的拉弯成形方式, 夹钳运动轨迹很难直接给出。本文探讨了拉伸作动筒的建模技术, 给出了型材2D拉弯数值模拟载荷边界条件的确定方法。应用动力显式有限元软件Pam -Stamp2000对挤压铝合金矩形管拉弯成形过程进行了数值模拟, 模拟结果和实验结果相当吻合, 证实本文提出的拉弯成形数值模拟建模技术是有效的、可靠的。     

基于PSBPD的T型材拉弯夹钳加载轨迹设计及有限元模拟

基于型材拉弯夹钳轨迹设计及运动仿真系统PSBPD,对一T截面铝型材零件拉弯成形进行夹钳轨迹设计。采用有限元软件ABAQUS,研究预拉率δF和包覆过程变形控制系数k对T型材零件拉弯成形结果的影响。结果表明,增加预拉率或增大包覆过程变形控制系数,均有利于减小零件的回弹量,但前者会引起较大的切向应变,后者则对切向应变的影响较平缓。按照所设计的夹钳轨迹进行T型材零件拉弯实验,将模拟得到的零件回弹量与实验测量结果进行对比表明,有限元预测结果与实验结果吻合良好。     

基于PS2F的铝型材拉弯回弹研究

采用型材2D拉弯仿真软件PS2F对矩形截面铝型材张臂式拉弯进行了分析,探讨了弯曲半径、弯曲角度及铝合金材料性能对型材单曲率拉弯回弹的影响。研究结果表明,在缺省的拉伸力控制参数设置及夹钳加载轨迹由软件自动优化的情况下,对于给定的弯曲半径,型材零件端部的回弹量随弯曲角度的增加呈指数上升趋势;对于一定的弯曲角度,零件端部回弹量随弯曲半径的增加而线性增加;在相同弯曲半径和弯曲角度的情况下,材料性能对拉弯回弹量有重要的影响。     

二维型材拉弯成形有限元模拟夹头运动轨迹设计算法

当采用位移法进行型材拉弯成形过程有限元模拟时,需要设计夹头的运动轨迹。针对于拉弯件引导线是复杂的二维变曲率问题难以处理,提出了一种根据型材拉弯零件数模截面形心引导线离散点数据,得出不同预拉量和在拉弯过程中截面中性层内移量与夹头在拉弯过程中的位移轨迹坐标的关系的计算模型,并根据有限元边界条件的定义要求,通过变换和归一处理,建立了拉弯成形模拟过程中夹头的位移边界条件定义数据的计算方法。通过有限元模拟实例验证,表明所建立的拉弯成形夹头轨迹设计算法准确可靠。     

离散夹钳柔性拉形机的研制及实验验证

针对整体平夹钳拉形机横拉时工件不易贴模和可调曲夹钳拉形机纵拉时人工调形夹钳费时费力的问题,提出一种离散夹钳柔性拉形的方法。从"离散化控制"的视角剖析离散夹钳柔性拉形机的工作机制和构造特征,并采用有限元方法对不同数量的离散夹钳和夹钳结构形状对拉形件的应变分布、板厚变化和夹持面形状进行了数值模拟研究,最后采用自制的离散夹钳拉形机对球形件进行了相关工艺的实验验证。结果表明:离散夹钳柔性拉形机成形的工件质量满足生产要求,实验结果与数值模拟的结果基本吻合。     

Ti-6Al-4V钛合金型材电热拉弯成形极限仿真方法

针对电加热拉弯成形工艺,建立了电热拉弯过程顺序耦合的数值模拟方法,实现了电热转台式拉弯成形过程的多工序、多场耦合数值模拟。并选用动力显式热-力耦合分析算法,基于J-C断裂准则,建立了电热拉弯成形极限与断裂预测的三维实体模型。通过Ti-6Al-4V钛合金挤压T型材电热拉弯成形试验与仿真预测结果比较发现:电热拉弯成形过程中,材料的失效主要发生在预拉伸和补拉伸阶段,失效原因为拉伸力过大;电热拉弯成形极限的主要影响因素包括加热温度或电流密度、预拉力、补拉伸过程温度或冷却时间和补拉力;预拉伸和补拉伸极限应力的预测相对误差分别为19.7%和19.1%,验证了模型的有效性。     

AN ADAPTIVE EFG-FE COUPLING METHOD FOR THE NUMERICAL SIMULATION OF EXTRUSION PROCESSES

An adaptive EFG-FE coupling method is proposed and developed for the numerical simulation of lateral extrusion and forward-backward extrusion. Initially, the simulation has been implemented by using a conventional FE model. During the deforming process, mesh quality is checked at every incremental step. Distorted elements are automatically converted to EFG nodes, whereas, the less distorted elements are reserved. A new algorithm to generate EFG nodes and interface elements is presented. This method is capable of dealing with large deformation and has higher computational efficiency than using an EFG method wholly. Numerical results demonstrate that the adaptive EFG-FE coupling method has reasonable accuracy and is effective for local bulk metal forming such as extrusion processes.     

锭脚空心正挤压成形过程的数值模拟

对锭脚空心件正挤压成形过程进行了三维数值模拟,通过分析金属单元网格的变化、速度场及等效应力场的分布情况,研究了金属流动及变形规律.并对挤压力的模拟结果和图算法以及经验公式计算结果相比较,验证了计算机数值模拟的可靠性,为锭脚挤压工艺优化和模具设计提供了参考依据.     

内螺纹冷挤压成形过程数值模拟

基于DEFORM-3D建立内螺纹冷挤压有限元模型,对其成形过程进行数值模拟。得到内螺纹冷挤压螺纹牙型,真实再现了内螺纹冷挤压三维成形过程;分析了内螺纹冷挤压成形过程中的等效应力应变及金属流动速度场的分布规律,说明了内螺纹冷挤压的成形机理;通过数值模拟得到了成形过程的挤压温度和挤压扭矩曲线,并进行了试验验证。     

板料成形接触摩擦过程的有限元模拟技术研究

本文在分析了板料成形过程接触摩擦问题特点的基础上 ,提出了接触搜索、界面滑动约束、法向接触力以及摩擦力计算等问题的有限元模拟算法 ,建立了板料成形过程接触摩擦问题的有限元模拟模型 ,最后通过数值算例与飞机蒙皮拉形模拟试验结果的比较 ,验证了此模型计算精度及数值稳定性良好。     

异型铜带连续挤压过程的数值模拟研究

利用DEFORM-3D软件对异型铜带的连续挤压扩展成形过程进行三维有限元数值模拟,分析金属的流动规律、速度、应力、应变分布。模拟结果表明,采用常规连续挤压工装模具结构会在产品横截面上产生很大的速度差,中间流速快,两边流速慢。通过对模腔结构的优化设计,使金属流动趋于均匀。在TLJ400连续挤压机上进行了异型铜带的连续挤压工艺试验,试验结果与数值模拟结果吻合良好。     

有限体积法模拟铝型材挤压成形过程

研究了有限体积法模拟金属塑性成形的基本理论和关键技术，得到了适用于塑性成形的有限体积控制方程，给出了模拟过程中有限体积网格体系的建立、成形过程中金属流动的跟踪描述和时间增量步长的确定等技术处理方法。然后采用该数值模拟方法，对铝合金门窗型材的挤压成形过程进行了仿真。详细地分析了该零件在挤压成形过程中金属的流动情况，给出了成形各阶段等效应变、温度和速度等物理场量的分布情况以及整个成形过程中模具载荷／行程曲线的变化情况。研究结果证明有限体积法是一种行之有效的铝型材挤压数值模拟方法，它可以为铝型材新产品的开发设计提供理论指导。     

锥齿轮高频颤振冷挤压数值模拟及模具设计

提出一种锥齿轮高频颤振挤压的成形方式,并设计其成形工艺。通过Deform软件对成形过程进行数值模拟仿真,比较了颤振挤压与传统挤压的变形力、速度场及应力场。结果显示:冲头载荷与传统成形方式相比降低约50%,效果显著;应力状态更为均匀,成形件力学性能优异;齿轮最终成形效果好,齿形饱满。根据设备要求,设计高频颤振发生器,并设计出相应的挤压模具。