大尺寸弹丸喷丸成形7B50铝合金材料的变形规律

大尺寸弹丸喷丸成形是一种针对大型整体壁板塑性成形的有效手段。采用正交试验方法对7B50铝合金平板试件开展大尺寸弹丸喷丸成形工艺试验,研究不同工艺参数下喷丸后试件沿弦向和展向曲率半径的变化规律。结果表明:试件在喷丸成形后呈球面凸起变形,且沿弦向的曲率半径小于沿展向的曲率半径;各因素按对曲率半径的影响程度排序依次为喷丸气压>试件厚度>移动速度;曲率半径随着厚度和移动速度的增加而增加,随着喷丸气压的增加而减小;建立了可以反映曲率半径与3个因素之间定量关系的回归方程,可为今后喷丸成形的变形预测提供参考。     

弯扭复合变形整体壁板喷丸成形工艺研究

为了获得实用的机翼整体壁板喷丸成形工艺数据,建立了喷丸成形板件的弯曲半径、弦向型面波浪度和展向母线直线度与成形工艺参数之间的关系,分析了弹丸速度、喷丸条带间距、试件厚度、施加的预应力等主要工艺参数对具有弯扭复合变形的整体壁板零件喷丸成形的影响规律;针对喷丸成形的球面变形现象,介绍了几种克服这一问题的技术措施,如条带喷丸、预应力喷丸等.研究表明,改变喷丸条带的间距及毛坯板料的厚度对试件弦向型面波浪度及展向母线直线度的影响效果相反;提高弹丸速度将增加喷丸成形的曲率,但在较高转速下提高叶轮转速对增加试件的变形程度影响不大;预应力喷丸成形方式是增加壁板弦向弯曲曲率及改善展向母线直线度的有效措施.     

铝合金弹性预应力超声喷丸成形试验

超声喷丸作为一种新型的板料成形技术,具有易操作,能耗少及优良成形性能等优点,广泛应用于板料成形中。但自由状态下,超声喷丸成形也易发生球面变形,因而提出了弹性预应力超声喷丸成形方法,以2024-T351铝合金壁板为研究对象,分析预弯力矩大小、成形轨迹和壁板厚度对成形曲率半径及成形性能的影响。试验中通过控制壁板展向的弯曲曲率来实现弹性预弯。结果表明:预应力超声喷丸能够大幅度减小壁板展向的成形曲率半径,同时增大弦向成形曲率半径,且随着预弯曲率半径的减小,这种减小和增大的效应随之逐渐增大。此外,与自由状态相比,预应力超声喷丸能够产生幅度和深度更大的残余压应力场,且表面粗糙度并未随着预弯曲率的增大而增加。分析认为,弹性预应力超声波喷丸能够进一步提高受喷材料的成形曲率并在一定程度上减小球面变形趋势,对大变形大厚度的单曲率零件成形具有重要的意义。     

预应力超声喷丸参数对板材弯曲曲率及球面变形的影响（英文）

采用弹性预应力超声喷丸成形技术解决自由超声喷丸成形中板材弯曲变形不充分及出现大球面变形的问题。通过对弹性预应力超声喷丸成形过程进行理论分析,研究弹性预弯力矩对弯曲变形的影响。为了定量描述喷丸过程中球面变形程度,定义球面变形系数。开展自由喷丸和弹性预应力喷丸实验,分析两种喷丸方式的区别,并研究喷丸成形参数对板材成形曲率及球面变形系数的影响。结果表明,弦向喷丸轨迹有利于提高板材展向弯曲变形、同时减小球面变形系数。大预弯曲率能增大展向弯曲变形,同时减小弦向变形,从而显著减小球面变形系数。大撞针速度、小板厚及小偏置距离均有利于提高展向弯曲变形;在预应力喷丸成形过程中,大撞针速度有利于减小球面变形,而板厚及偏置距离的变化对球面变形系数影响很小。综上,在预应力喷丸成形过程中,预弯曲率及喷丸轨迹是最重要的两个影响参数。本研究可为大厚度翼板类零件的预应力超声喷丸成形过程参数优化提供指导。     

基于均匀设计的喷丸指标响应面模型建立及应用

针对2024-T351铝合金试验件,利用直径Φ3. 18 mm大尺寸弹丸,选取喷丸气压、进给速度及弹丸流量3个重要喷丸工艺参数,通过设计均匀试验并运用MATLAB软件对喷丸试验结果进行逐步回归分析,建立弹坑直径、弹丸速度和覆盖率3项喷丸指标与喷丸工艺参数间的二阶响应面模型。利用该模型并结合多弹丸撞击有限元模型获得相应喷丸工艺参数下的平均诱导应力场,从而实现喷丸成形应力场法数值模拟。模拟变形结果与试验变形结果对比表明模拟值均小于相应试验值,最大误差14. 8%,平均误差9%,二者符合较好,表明基于喷丸指标响应面模型的应力场法数值模拟方法完全可以应用于喷丸成形数值模拟分析。     

乘用车地板通道零件回弹及起皱特性分析

地板通道零件是乘用车车身骨架中形面复杂的代表性零件,零件冲压成形过程中极易产生回弹与起皱从而影响到零件质量。应用CAE分析软件-Autoform对地板通道零件的板料冲压成形过程中回弹与起皱特性进行分析,得到了最佳的冲压力、冲压速度、压边力及回弹补偿等参数,确定最优工艺参数为:冲压速度5000 mm·s-1,压边力1200 k N、模具拉延筋向外移动4 mm。采用最优工艺参数进行成形工艺试验,试验结果表明,成形零件回弹变形量可以控制在-0.626~0.937 mm之间,同时解决了零件起皱缺陷,获得了质量合格的地板通道零件。     

喷丸成形及强化对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响

目的获得喷丸成形及喷丸强化工艺对2024HDT-T351板材疲劳特性的影响规律。方法设计了一种不传载的含紧固件单细节结构疲劳品质试验件,各组试验件相同,变化各组的喷丸参数,进行了试验基准组、喷丸强化组和4种不同参数喷丸成形组、4种不同参数喷丸成形后喷丸强化组的疲劳试验。结果通过疲劳试验和数据处理,获得了各组的疲劳性能、细节疲劳额定值和在相应应力水平下的疲劳寿命。试验结果表明,所有组的细节疲劳额定值均高于试验基准组,其中喷丸强化试验组的疲劳性能提高了24%,喷丸成形试验组的疲劳性能提高了9%~13%,喷丸成形后喷丸强化试验组的疲劳性能提高了9%~24%。结论给出了2024HDT-T351板材喷丸成形及强化疲劳分析合金和表面处理系数B。2024HDT-T351铝合金板材经喷丸强化后、经大弹丸喷丸成形后和经大弹丸喷丸成形后喷丸强化,疲劳分析时合金和表面处理系数B可保守取1.2、1.05、1.05。     

不同工艺参数对某薄板多筋类零件成形的影响及优化

对某薄板多筋类零件的成形工艺参数进行研究,借助有限元模拟软件对其成形过程进行模拟。基于正交试验方法,并利用数据分析软件,对挤压温度、挤压速度和摩擦系数这3个工艺参数进行优化,从而确定最佳的成形方案为挤压温度480℃、挤压速度1 mm·s-1、摩擦系数0.1的等温挤压,零件的最小成形载荷为6.49 MN。此外,为验证正交试验数据的正确性,在仿真及正交优化的基础上,在3000 t压机上进行了挤压试验,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致。研究结果表明,基于正交试验法对大型薄板多筋类零件的挤压成形工艺参数优化是可行的,能够缩短生产周期、提高材料利用率。     

多撞针超声波喷丸校形的工艺参数研究北大核心CSCD

为了提高超声波喷丸校形工艺的工作效率及可控性,以自研的65针超声波喷丸校形设备为研究对象,对其喷丸工艺参数展开了研究。通过正交试验法,分析了气体压力、撞针行程和超声波振幅对喷丸强度的影响规律。结果表明:Almen试片在气体压力为0.65 MPa、超声波振幅为25.6μm、撞针行程为1 mm的条件下,得到的校形弧高的最大值为1.073 mm,即采用该组合获得的喷丸强度最大;另外,喷丸强度与超声波振幅及气体压力呈正相关,与撞针行程呈负相关;对薄壁件弯曲变形影响最大的工艺参数为超声波振幅,其次为撞针行程,影响最小的为气体压力。最后,通过搭建的检测系统研究了喷丸工艺参数对撞针冲击速度的影响规律,结果与正交试验的结果一致。     

基于灰色系统理论的隔热件成形优化

通过对压边力、摩擦系数、锁模力和拉延筋高度等影响零件成形质量的参数进行正交试验,设计多组试验方案,获得成形零件的最大减薄率和成形力;基于灰色系统理论,计算目标函数的关联系数和关联度,将多目标函数通过关联度值转换为单目标函数的问题。通过灰色系统理论对成形工艺参数进行优化,获得了优化工艺参数组合。以压边力为210 k N、摩擦系数为0.08、锁模力为340 k N以及拉延筋高度为3 mm,在JH21-315B压力机上进行试验,结果显示,最大减薄率得到控制,隔热件成形质量得到提高,与此同时,验证了上述成形工艺参数组合和灰色系统理论优化的可行性。     

基于正交试验和灰色系统理论的拼焊板前纵梁成形优化

影响拼焊板冲压成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。以压边力、拉延筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平正交试验,模拟拼焊板前纵梁拉延成形过程,获得最大减薄率和最大焊缝移动量的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的压边力、拉延筋截面几何参数进行有限元模拟验证,指导设计、试模,成形的质量得到明显提高。     

基于正交试验的车顶盖板冲压工艺参数模拟研究

针对车顶盖板冲压成形后局部最小厚度和最大厚度能够反映材料开裂和起皱的趋势,通过正交试验和AutoForm冲压模拟软件相结合,采用单因素试验和正交试验,以厚度变化量为评价指标,研究了压边力、冲压速度、摩擦系数、凸凹模间隙和拉深筋宽度对厚度的影响规律。采用极差和方差分析,确定了各因素影响的主次顺序以及不同因素对厚度影响的显著性,获得了最优冲压工艺参数,最后以实际生产出的实物模型进行验证。结果表明:厚度变化量随着各因素数值的增大而逐渐降低;各因素对最小厚度影响的主次顺序和选取的数值为:冲压速度1500 mm·s~(-1)、摩擦系数0.15、凸凹模间隙0.63 mm、拉深筋宽度18 mm、压边力200 kN。     

带筋铝合金壁板蠕变时效成形回弹行为试验

以可时效强化型7075铝合金带筋壁板为研究对象,开展蠕变时效成形试验,利用ATOS三维光学扫描仪对成形试件进行测量,计算出该铝合金带筋壁板的回弹量。同时,采用相同材料的铝合金平板件,在相同的试验条件下开展蠕变时效成形试验,计算平板件的回弹量,并与铝合金带筋壁板的回弹量进行对比分析。研究结果表明,相同工艺条件下,带筋壁板蠕变时效成形后的回弹量为11.2%,远小于平板件的回弹量(平板件的回弹量为53.9%)。这是由于相同曲率条件下,带筋壁板弯曲时尽管蒙皮部分处于弹性变形,但筋条处发生了明显的塑性变形,从而限制了蒙皮的回弹。因此,已有的基于平板件回弹行为的研究不能简单的应用于带筋壁板构件,需要进一步研究筋条塑性变形对构件回弹行为的影响规律,该文对于开展带筋壁板构件时效成形回弹行为研究提供了参考。     

基于正交试验的铝代钢冲压成形工艺参数优化

为实现车身轻量化,利用等强度理论将高强钢替换为铝合金。选用某车型背门锁安装加强件冲压成形工艺,分别以B240P (高强钢)和5052 (铝合金)为研究对象,结合数值模拟与工艺试验评估了二者在成形过程中的减薄行为。研究结果表明,采用相同拉延工艺,铝合金存在5处开裂。通过信噪比的正交试验,获得了铝合金拉延工艺影响因素的主次顺序依次是压边力、拉深筋宽度、摩擦系数、冲压速度,最优参数组合为:压边力200 k N、拉深筋宽度15 mm、摩擦系数0. 11、冲压速度1500 mm·s~(-1)。以优化后的成形工艺参数进行冲压试验,试验结果与仿真结果相一致。同时,铝代钢后,质量减轻0. 382 kg,为今后汽车轻量化设计提供参考。     

基于CFD-DEM仿真的喷丸工艺参数优选

目的综合考虑喷丸过程的能量效率,以最少喷打时间和最小比能为目标进行喷丸工艺参数优选。方法通过分析弹丸群以单对称单元模型喷打的弹痕排布方式,以及满足一定覆盖率时平均每个弹丸形成的弹坑面积,得到随机喷打时的材料去除体积,进而得到能量利用效率。以喷丸入口压强、弹丸直径和弹丸流量三个工艺参数为变量,以一定覆盖率下的最小喷丸时间和最大能量利用率为目标,建立喷丸工艺参数优化模型。通过建立CFD-DEM气固两相耦合的喷丸仿真模型,进行仿真实验,得到出口弹丸速度与工艺参数的关系,进而得到每组实验的喷丸时间和能量利用率。结果通过16组仿真实验,得到第4组工艺参数为最优喷丸工艺参数组合,即入口压强为0.5 MPa,弹丸直径为1.0 mm,弹丸流量为0.6 kg/s。结论CFD-DEM仿真模型能够得到出口弹丸速度与其他工艺参数的关系,喷丸工艺参数优化模型能够兼顾效率和能量利用率,并筛选出最优工艺参数组合,为喷丸工艺参数决策提供指导。     

纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压成形机理研究

作为一种连续局部塑性成形工艺,反向滚珠旋压被应用于成形带有纵向内筋的薄壁筒形件.反向滚珠旋压使变形区金属处于三向压应力状态,有利于内筋的形成.以塑性屈服准则、最小阻力定律和局部甥性成形理论为基础,将筒坯沿周向变形区分为接触区和前区,通过滚珠沿周向运动的4个阶段,给出了接触区和前区的应力应变状态,分析了内筋的成形过程,最后揭示了旋压件内筋的成形机理.     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

基于正交试验的铝合金筋板类锻件成形工艺参数多目标优化

为了获得更好的铝合金筋板类锻件锻造成形工艺参数,采用正交试验和有限元模拟技术对锻造成形工艺参数进行了多目标优化。以铝合金筋板类锻件成形载荷和金属流动速度作为评价指标,分析成形速率、坯料温度、摩擦系数、飞边槽桥部宽度和高度对锻件质量的影响。并用极差分析法分别得到成形载荷和流动速度的最优工艺参数。最后利用多目标综合平衡法,获得成形载荷和金属流动速度的工艺参数组合,并对最优工艺参数进行了验证。     

AZ80镁合金锥形件内环筋挤压成形工艺参数研究

镁合金锥形件内环筋通过旋压无法形成高筋。因此,提出斜楔加载整体成形工艺。通过DEFORM-3D软件模拟了AZ80镁合金锥形件内环筋成形过程,采用正交试验法分析了反挤成形过程中挤压温度、挤压速度、分瓣凸模圆角半径对成形过程中最大载荷和平均应变的影响,并对金属流动和等效应变规律进行了分析。结果表明:AZ80镁合金锥形件内环筋的最佳成形温度为410℃,最佳挤压速度为2 mm/s,最佳分瓣凸模圆角半径为55 mm。通过实验,环筋部位填充饱满,零件达到使用要求。     

基于正交试验和灰色系统理论的高强钢厚板折弯优化成形模拟及实验

影响高强钢厚板弯曲成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。文章以凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度为自变量进行三因素三水平正交试验,模拟Q550钢15mm厚板弯曲成形过程,获得回弹角和最大成形力的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标;进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度等参数进行有限元模拟验证,经理论指导设计、试模,其成形的厚板质量得到明显提高。