Al/Cu双金属管内旋压增量成形有限元数值模拟与分析

目的 分析Al/Cu双金属管在内旋压增量成形时应力、应变、剪切结合强度的分布情况,研究主要工艺参数对双金属管剪切结合强度的影响规律。方法 基于有限元模拟软件,对Al/Cu双金属管内旋压成形过程进行有限元数值模拟;研究了内旋压增量成形时工艺参数：内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f对剪切结合强度的影响。结果 随着工艺参数内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f的增大,剪切应力数值也随着增大;基管与衬管的高剪切应力值主要集中在旋压结束部分,衬管的长度被拉长,模拟与实验的剪切应力在旋压成形的末端数值明显增大。结论通过有限元数值模拟分析,得出不同的工艺参数对成形质量的影响规律,对实际成形有重要的作用。     

高温合金Ω截面密封环旋压成形规律研究

目的研究工艺参数对高温合金Ω截面密封环旋压成形过程的影响规律,解决该类构件旋压成形难题。方法基于ABAQUS/Explicit平台建立了高温合金Ω截面密封环普旋三维有限元模型,通过该模型研究了旋压成形过程中的主要工艺参数对其等效应力、等效塑性应变、壁厚变化的影响规律,进而揭示了各参数对环件成形质量的影响。结果芯模转速增大,不均匀变形程度增大,等效应力峰值先增大后减小,壁厚减薄基本不变;增大旋轮进给率与旋轮圆角半径,均有利于降低不均匀变形程度和等效应力峰值,改善壁厚减薄。结论当芯模转速为10～15rad/s,旋轮进给率为0.8～1.0mm/r,旋轮圆角半径为1.5～2.0 mm时,可以获得成形质量较高的Ω截面密封环。     

铝合金车轮一次性大减薄率强力旋压模拟与工艺优化

目的研究铝合金车轮的一次性大减薄率强力旋压模拟,以及工艺的改善方案。方法基于Simufact旋压模块,对铝合金车轮的一次性大减薄率强力旋压进行了数值模拟,分析了旋轮的运动轨迹对旋压成形、材料等效应力、旋轮载荷的影响。结果通过调整3个旋轮的工作轨迹,重新分配每个旋轮的错距、减薄率,控制材料的隆起,解决了折叠、裂纹和设备过载等问题。结论实现了铝合金车轮一次性大减薄率旋压成形,一次性减薄率达到70%以上。     

30CrMnSiA钢薄壁筒错距旋压成形工艺研究

通过对30CrMnSiA钢筒体错距旋压试验,系统研究了毛坯厚度、减薄率、旋轮压下量分配、旋压道次及道次间热处理等工艺参数对旋压过程和产品质量的影响.结果表明:较厚的30CrMnSiA钢毛坯,不用道次间热处理,通过两道次或三道次错距旋压,就可获得高质量的薄壁筒.     

双辊夹持板料旋压成形过程塑性变形行为的研究

双辊夹持式板料旋压成形是用来加工薄壁回转体法兰零件的新工艺。为了研究其旋压成形过程中的塑性变形行为,利用ABAQUS软件建立了双辊夹持旋压成形过程的三维有限元模型,并进行了薄壁回转体法兰零件的旋压成形过程的数值模拟,获得了成形过程中等效应力、应变及壁厚的分布。研究了翻边长度对成形件应力应变及壁厚减薄率的影响规律。结果表明等效应力、应变及最大壁厚减薄率均随着翻边长度的增大而增大,由此根据不同的毛坯材料可以确定相应的最大翻边长度。     

三旋轮缩旋时金属变形规律研究

利用三旋轮自动错距旋压机对管坯进行缩旋成形实验,分别研究了缩径量和旋压道次等工艺参数对缩旋成形的影响规律,并探讨了其变形机理,结果表明,三旋轮缩旋时变形区坯料的壁厚减薄,轴向长度增加,壁厚减薄量与总的缩径量成正比,在缩径量相同的条件下,旋压道次增多,坯料壁厚减薄的程度也增大。     

气瓶多道次热旋压收口成形工艺的数值模拟研究

本文基于MSC.Marc有限元软件,对首道次从夹具端起旋,随后道次起旋点沿管轴向逐渐远离夹具端的旋压收口工艺路线进行了数值模拟研究。数值分析表明,所建立的旋压模型符合旋压收口工艺的金属塑性变形规律。旋压温度在1,200℃,管口出现局部变形失稳。壁厚在管端部增厚,在过渡圆角处减薄,且随着旋压温度的升高,管端的增厚和圆角的减薄都增大。最大等效应力应变分布在靠近收口管端的圆周外表面处,且随着旋压温度的增加都相应减小。     

空调用过滤瓶数控旋压成形工艺研究

结合缩径成形和旋压过程,建立了薄壁管缩径旋压变形力的理论计算模型和旋压力的计算公式, 并对旋压方式、道次压下量Δ及旋轮进给比f等成形工艺参数对滚珠旋压成形的影响进行了试验研究.     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.     

工艺参数对汽车轮毂内径与壁厚偏差的影响

目的研究铝合金轮毂旋压成形工艺参数对成形质量的影响。方法运用有限元软件建立数值模型;以减薄率、摩擦因数、旋轮圆角半径、进给比和芯模转速为自变量,以内径偏差和壁厚偏差为目标函数,建立四因素四水平正交试验。结果极差分析得到第一道次强力旋压对壁厚偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f摩擦因数μ芯模转速nM,对内径偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f芯模转速nM摩擦因数μ。结论通过有限元分析得到了旋压工艺参数对轮毂内径与壁厚偏差的影响规律,为实际生产中工艺参数的选择提供了指导作用。     

带横向内筋张紧轮旋压成形分析

目的解决某型号带横向内筋张紧轮旋压成形困难的问题。方法运用有限元模拟软件,建立了张紧轮的有限元模型,选取了不同的坯料壁厚和旋轮圆角半径,对张紧轮旋压成形过程进行了数值模拟。结果获得了旋压成形过程中坯料壁厚大小和旋轮圆角半径大小对旋压力和成形质量的影响,并对结果进行了总结。结论通过分析壁厚和预成形轮形状对张紧轮旋压成形质量的影响,得出了最优的工艺参数值,对实际生产具有指导意义。     

Marginal-restraint mandrel-free spinning process for thin-walled ellipsoidal heads

Metal sheet spinning is an advanced near-net forming technology for the manufacture of thin-walled ellipsoidal heads. The exact control of dimensional accuracy, however, is a considerable problem for spinning thinwalled parts with large diameter-to-thickness ratios. In this work, a marginal-restraint mandrel-free spinning process with two passes is proposed for the fabrication of thinwalled ellipsoidal heads without wrinkling. A finite element model is established and verified to study the influences of spinning parameters on the dimensional precision of thin-walled ellipsoidal heads. It is found that the spinning parameters considerably influence the deviations of wall thickness and contour characteristics. A small forming angle or small roller fillet radius during the first pass spinning, as well as the small angle between passes or high feed ratio during the second pass spinning, can improve the wall thickness precision. Meanwhile, as the forming angle or feed ratio is increased during the first pass spinning, the contour precision initially increases and then decreases. During the second pass spinning, the contour precision can be improved at a small angle between passes, whereas it deteriorates at a larger roller installation angle. The optimized spinning parameters are obtained and verified by experiments.The full text can be downloaded at https://link.springer.com/article/10.1007/s40436-020-00296-0     

大型筒体对轮强力旋压成形特征与规律研究

目的 研究大直径薄壁筒体在对轮强力旋压过程中的应力–应变分布情况和材料流动特征,探明减薄率、进给比和主轴转速等工艺参数对成形结果的影响规律。方法 利用Forge仿真平台建立2.25 m级5052铝合金筒体对轮强力旋压的有限元模型,分析筒体成形过程中的应力–应变状态和主要工艺参数对成形精度与旋压成形力的影响规律。结果 在对轮旋压成形过程中,筒体内外侧应力–应变呈对称分布,成形区域内材料呈扇形流动。工艺参数对成形工件壁厚精度和旋压成形力的影响主次顺序为:减薄率＞进给比>主轴转速。结论 各工艺参数的增大均会降低工件的壁厚精度,减薄率和进给比的增大会引起旋压成形力增大,而主轴转速增大会使旋压成形力轻微减小。     

Roller path design by tool compensation in multi-pass conventional spinning

In conventional spinning, multiple roller passes are required to prevent material failures and to minimize thinning of wall thickness of spun parts. In the present industrial practice, the process design still relies on the trial-and-error approach to determine roller path and passes. In this paper, a tool compensation technique has been proposed and employed in multiple roller passes design, to ensure the workpiece fully conforming onto the profile of a mandrel. The Taguchi method is applied to design experimental tests and analyze the effects of material type, feed ratio and spindle speed on the dimensional variations of the spun parts. Finite element simulation is conducted to investigate the variations of tool forces, wall thickness and strains in this multi-pass conventional spinning process. The results show that the tool compensation technique can effectively prevent material wrinkling failures in the process. The type of material has the most significant effects on the variations of thickness and depth of the spun parts, followed by the spindle speed and the feed ratio. High feed ratios can help to maintain the original wall thickness unchanged but cracking failures may occur if a larger feed ratio is applied.     

变径管内高压成形的厚度分界圆

为了研究变径管内高压成形过程中工艺参数和管坯几何尺寸对壁厚分布的影响,通过力学分析和全量本构方程,推导出变径管内高压成形厚度分界圆的解析公式.该公式反映了摩擦系数、膨胀系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度、管坯相对壁厚、零件过渡锥角等参数与厚度分界圆相对位置之间的定量关系,并与数值模拟规律一致.研究表明:随着摩擦系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越近,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越大的;而随着管坯相对壁厚的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越远,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越小的.     

复杂截面冷弯成形圆角减薄率工艺优化研究

目的 针对复杂截面车门中导轨冷弯成形过程复杂、道次繁多、Z字筋圆角减薄率过大等问题,基于车门中导轨冷弯成形工艺,优化Z字筋圆角冷弯成形工艺和减薄率。方法 利用COPRA FEA有限元仿真软件对车门中导轨成形过程进行分析,研究轧辊圆角半径、成形速度、成形策略等对圆角减薄率的影响,结合有限元分析手段不断优化工艺参数来实现中导轨Z字筋圆角精确成形,最终提出最优工艺方案并进行实验验证。结果 对于大圆角成形工艺,圆角处弯曲中性层完全位于料厚范围内,在料厚方向上既有压应力又有拉应力,壁厚减薄量较小;对于小圆角成形工艺,圆角处中性层偏出内弧面,在料厚方向上均受拉应力,壁厚只存在减薄的趋势。实验结果表明,Z字筋圆角厚度由1.33 mm变成1.46 mm,减薄率由原来的26.1%降低至18.89%。仿真结果表明,Z字筋圆角厚度由1.29 mm变成1.52 mm,减薄率由原来的28.3%降低至15.6%。对比仿真结果与实验结果可知,仿真分析最大误差为4.1%,仿真结果具有一定的可靠性。结论 最优工艺路线如下:采用大圆角、慢速成形,成形策略为中前期大圆角成形+后期小圆角成形,成形圆角半径分别为4.5、3.5、2.8、1 mm,弯折角度分别为45°、65°、78°、90°,该方案可以有效解决圆角减薄率过大的成形缺陷。     

工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响

目的研究成形工艺参数对薄壁件多道次旋压变形均匀性的影响。方法采用试验的方法,研究了双轮数控旋压成形铝合金薄壁件过程中,旋压间隙δ、进给率f和旋轮圆角半径R等关键工艺参数,对制件表面质量和壁厚均匀性的影响。结果 3个工艺参数都对制件表面质量和壁厚均匀性有影响。结论减小旋压间隙δ、采用较大的主轴转速S和较小的进给率f可提高零件的表面质量和尺寸精度。改善零件壁厚分布的均匀化程度,适当提高旋轮圆角半径R,也能使变形的均匀化程度提高。