车顶天窗框架废料利用研究及应用

目的 研究汽车车顶天窗框架冲压零件中间废料的利用方法,以减少浪费,降低车身成本。方法 在产品设计、工艺规划及模具开发阶段,借助冲压成形虚拟分析软件,分析零件的成形性和可利用废料的大小,选取合适的零件,合理利用窗框废料并设计开发模具。结果 利用废料同步成形及废料回收再利用这两种天窗框架废料再利用方式均能实现应用,并取得了良好的经济效益。结论 通过冲压同步工程,可以在产品开发和工艺规划时,选择合适的产品,利用好天窗框架废料,实现精益设计和精益制造,满足降低成本的要求。     

顶盖整形工艺分析及模具设计

介绍了汽车上常见的外覆盖件冲压工艺方案的确定过程,并以"郑州尼桑"轻型皮卡"顶盖"为例,针对此件成形难,取件难这一难点,确定了合理的冲压工序为:拉延、修边、翻边、整形.且着重介绍整形模具的设计要点及整形以后顺利取件等措施.     

多道次拉深复合成形工艺研究

以典型深拉深件滤清器罩壳为研究对象,对其原有成形工艺方案进行分析,提出采用多道次拉深挤切复合成形的工艺方案,设计出了集落料、拉深、修边、整形于一体的复合成形模具.提高了生产效率和生产安全性,降低了生产成本.     

隧道掘进机滚刀刀圈模锻成形工艺的模拟与实验研究

目的 提出锤上模锻的成形工艺,进行滚刀刀圈的制造,以改善和提高隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀刀圈的模锻成形质量。方法 基于TMB滚刀刀圈的结构及特征,制定滚刀刀圈的模锻成形工艺,建立锤上模锻和液压机模锻成形的数值模拟模型,通过数值模拟分析对比2种工艺下滚刀刀圈的成形质量和温度场、模具应力等各场变量。基于数值模拟结果,采用锤上模锻的工艺进行刀圈成形实验研究,对比分析实验和数值模拟过程中的打击次数、锻件外观及尺寸、截面流线、飞边长度等特征。结果 数值模拟结果表明,采用液压机模锻成形的刀圈内部及刃部流线易出现折叠缺陷,模锻结束后锻件温降严重且模具应力较大;而采用锤上模锻成形的刀圈刃部流线分布合理,内部成形均匀性较好,模锻结束后锻件温度为992~1 170 ℃,成形模具应力为1 348 MPa,小于液压机模锻的模具应力,满足模具强度要求。锤上模锻成形实验结果表明,成形实验和数值模拟的打击次数较为吻合,成形外观一致,刀圈截面流线分布相似,没有明显的尺寸误差和飞边长度误差。结论 采用锤上模锻成形工艺成形滚刀刀圈具有较高的工艺可行性和较好的成形质量。     

基于 AHP 与灰色系统理论的隔热件成形回弹控制优化

目的汽车隔热件的冲压成形过程比较复杂,成形工艺参数较多,实际生产难以准确地建立起工艺参数与质量目标之间的联系,研究工艺参数对成形质量及回弹的影响为实际生产提供指导必要而有意义。方法对模具间隙、凹模圆角半径、摩擦因数等影响回弹的因素进行正交试验,设计了试验方案,获得了成形零件的回弹数据;结合层次分析理论(APH)计算了成形工艺参数对多质量目标的权重,最后利用灰色系统理论,计算出了成形质量相对目标函数的关联度,再进行进一步计算获得各成形工艺参数的平均关联度,将优化后的工艺参数应用于有限元仿真与实验验证。结果通过层次分析理论和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,隔热件成形质量明显提高,回弹量控制在较小范围内。结论当模具间隙为0.805 mm、凹模圆角半径为12 mm、摩擦因数为0.125时,回弹前后距离差Δd=0.918 mm、回弹前后夹角差Δα=0.340°,回弹得到有效控制。     

电动汽车电池包铝合金顶盖拉延成形分析及工艺参数优化

目的 解决轻薄铝合金电池包顶盖拉延成形过程中的工艺质量问题。方法 采用Autoform软件对顶盖拉延成形过程进行仿真分析,在单一条件下分别研究压边力、冲压速度、凹凸模间隙以及摩擦因数对顶盖拉延成形规律的影响。以最大减薄率和最大增厚率为评价指标,通过对以上4个工艺参数进行正交实验优化,且采用正交综合评分法分析实验数据,得出影响评价指标的4个因素的主次关系(冲压速度>压边力>摩擦因数>凹凸模间隙)以及最优工艺参数。结果 最优工艺参数如下:冲压速度为1 000 mm/s,压边力为800 kN,摩擦因数为0.12,凹凸模间隙为1.26 mm。采用最优工艺参数进行拉延成形实验验证,实验后测量实物顶盖,实际最大减薄率为14.3%,最大增厚率为8.6%。与仿真值比较,顶盖的实际最大减薄率误差为8.9%、最大增厚率误差为7.5%,实际值与仿真值之间的误差合理。结论 在实际生产中,该工艺参数优化的方法能够为后续轻薄铝合金顶盖的生产制造提供有价值的指导。     

基于AUTOFORM模拟的顶盖前边梁加强板热冲压工艺

目的 研究顶盖前边梁加强板热冲压成形过程中不同参数对零件成形的影响规律,为生产提供技术指导。方法 通过AUTOFORM模拟零件热成形过程,并对模拟结果对比分析,得到了板料尺寸、成形温度、保压时间、成形压力、冷却时间等工艺参数对成形性能的影响。结果 优化了板料尺寸及板料定位,并通过调节模具间隙保证了零件的成形性,得到零件最大减薄率小于15%,平均抗拉强度达到1450 MPa,平均硬度达到HV475,从而确定了顶盖前边梁加强板的热冲压工艺。结论 结合此有限元分析方法试制出抗拉强度大于1450 MPa的合格零件,为此类零件批量化生产提供理论依据。     

精冲模具间隙与刃口尺寸及公差的确定方法

分析了精冲模具间隙和断面质量并制订了间隙列线图,论述了模具加工过程的刃口尺寸控制方法及技术要求,归纳了精冲模具间隙与刃口尺寸公差的确定原则,改善了制造效果,并介绍了降低成本及缩短生产周期和简化生产工艺,提出了较详尽的精冲模具刃口尺寸公差的确定方法。     

过滤罩多工位级进模具设计

分析了过滤罩的结构特点,确定了过滤罩的成形工艺方案。详细阐述了少废料单排排样设计方案,介绍了过滤罩多工位级进模具的总体结构及特点。条料通过侧刃和导正销精确定位,达到了快速、高效的冲裁效果,生产的零件质量达到要求。     

厚板冲裁工艺的模拟仿真及其参数优化

目的研究冲裁间隙、凸模刃口圆角和斜刃角度等因素对厚板冲裁断面质量及冲裁力的影响规律,优化冲裁工艺参数组合。方法通过数值模拟和正交试验设计相结合的方法,以冲裁过程中相对光亮带长度和最大冲裁力作为评价指标,对板厚t=10 mm的60Si2Mn厚板进行冲裁过程的模拟仿真,最后进行工艺试验。结果选取了合理的工艺参数组合:冲裁间隙为10%t,圆角半径为0.1 mm,斜刃角度为6°,利用此工艺参数组合模拟得到了较好的断面质量及较小的冲裁力,工艺试验也验证了此工艺参数的合理性。结论通过模拟得到的工艺参数是合理的,对实际生产有重要的指导作用。     

Stabilising and Trimming 3D Woven Fabrics for Composite Preforming Applications

The work presented here focusses on the developments in the stabilising and trimming of 3D woven preforms. Dry fibre preforms are notoriously difficult to trim; once a fabric is cut, it loses its edge stability and consequently the fabric frays. The result is an unstable fabric which can easily be displaced/ distorted prior to composite manufacturing. In this work, three stabilisation and three trimming techniques were investigated. Of the stabilisation techniques these included powder binder, thermoplastic binder yarn (activated to give fabric stabilization); and polyester stitching. The stabilised fabrics were trimmed to near-net-shape using different trimming techniques. The trimming techniques investigated were laser, clicker press and ultrasonic knife. Each stabilisation method was trialled with each trimming method to assess the most suitable combination. The assessment of quality and suitability was made by observing the level of stabilisation, amount of fraying fibres, quality of the cut, ease of application and repeatability of the process. This paper details the assessments made for each combination alongside practical application conclusions. The key findings were; cutting by means of a laser is capable of sealing the fabric edges, producing high edge quality. Stitching as a method of stabilising is not sufficient in preventing fibres from moving during the cutting process, hence producing an unclean cut.     

触变–塑变复合成形铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能研究

目的 针对天然气压缩机用铸铁构件服役环境恶劣的情况,研究一种提升其耐磨损和抗腐蚀性能的成形工艺。方法 以天然气压缩机用FCD400铸铁材料为研究对象,通过熔融–冷却试验和热压缩试验获得FCD400铸铁材料在高温条件下的固–液相变规律、半固态触变成形性能、塑性成形性能。基于该铸铁材料性能建立合适的触变–塑变复合成形工艺方案。通过二段热压缩试验开展FCD400铸铁材料的触变–塑变复合成形的物理模拟,验证触变–塑变复合成形的可行性。随后,通过摩擦磨损试验和中性盐雾腐蚀试验,对比触变–塑变复合成形铸铁材料和原始铸态材料的耐磨损和抗腐蚀性能,验证触变–塑变复合成形的有效性。结果 触变成形阶段变形量为12 mm且塑性成形阶段变形量为20 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加精细的珠光体片层,以及更高的硬度和更好的耐磨性能。触变成形阶段变形量为20 mm且塑性成形阶段变形量为12 mm的触变–塑变复合成形FCD400铸铁材料具有更加离散且细小的球状石墨,离散分布的细小球状石墨对基体的撕裂作用更小并能够减缓腐蚀速率。结论 通过调节触变–塑变复合成形工艺参数,能够实现对FCD400铸铁材料的耐磨损和抗腐蚀性能的主动调控。     

核电管道用316LN不锈钢等离子切割工艺参数优化研究

为解决AP1000核电挤压成形厚壁管道等离子切割表面和切口成形质量差、裂纹多、后续加工量大等问题,本文搭建了大功率等离子切割试验平台,并针对20～100 mm厚核电管道用316LN不锈钢板材,采用控制变量法研究了等离子切割过程中主要工艺参数对切割质量的影响规律。研究结果表明:切割电流175～210 A,切割速度770～830 mm/min,气体压力0.56～0.64 MPa,喷嘴高度7.1～7.8 mm为20 mm厚316LN不锈钢等离子切割质量较好的工艺窗口; 在等离子切割过程中,4个主要工艺参数对切割质量的影响规律曲线均为凹型;切割电流和切割速度之间的相互匹配显著影响切割的表面质量,切割速度对后拖量影响较大,喷嘴高度对切缝宽度及切口成形影响较大。将本文实验方法及工艺参数对切割质量的影响规律应用于60～100 mm厚316LN不锈钢切割工艺参数的优化研究,获得了中厚板等离子高质量切割的工艺窗口,实验验证表明,切割表面质量和切口成形质量均有明显提升,满足后续加工工艺要求,且去除量较小,可为核电厚壁不锈钢管道的高质量切割提供工艺参考。     

基于数值模拟的管材平面弯曲成形几何加工精度规律

目的 建立高精度的有限元仿真模型可以有效地指导实际加工生产,在减少实验成本及结构件制造开发周期的同时提高成形效率。提高数值模拟中金属管材平面弯曲成形的几何加工精度,同时探究关键工艺参数对几何精度的影响规律,确定最佳工艺参数组合。方法 以管材平面弯曲成形构件为研究对象,建立了基于自由弯曲技术的管材弯曲成形有限元仿真模型,并通过实际加工实验验证了仿真精度,随后针对仿真模型的几何误差进行了参数补偿。将使用较高精度的仿真模型模拟得到的数据作为数据来源,研究关键工艺参数对仿真成形几何精度的影响机制,采用熵值法确定最佳工艺参数组合。结果 通过实际成形实验对比分析,在不同成形条件下,有限元仿真结果与实际加工结果高度吻合,两者之间的加工误差不超过2%,针对规格为32 mm 2 mm的20号碳钢管材,当轴向推进速度为5 mm/s,管材与弯曲模间隙值为0.25 mm时加工精度最高。结论 优化改进后的有限元仿真模型具有较高的几何成形精度,可有效指导实际成形工艺参数的优化工作。     

300M超高强度钢车削加工性能仿真模拟分析研究

目的研究不同切削参数对300M超高强度钢切削性能的影响。方法通过单因素试验法,采用Advant Edge切削仿真软件,建立300M钢三维有限元模型,对不同切削参数下车削300M钢的切削力、刀片温度、刀片应力及切屑形状进行分析。结果在300M钢车削过程中,刀片温度随着切削速度增大而增大,但切削力和刀片应力反之;背吃刀量和进给量越小,切削力、刀片应力及刀片温度越小;切削刃半径越小,切削力越小,但小的切削刃半径使得刀片应力变大,容易导致刀片磨损。车削300M钢的切屑呈锯齿螺旋状,切屑温度为带状分布,切削速度越高,进给量、背吃刀量越大,切削刃半径越小,切屑温度越高。结论在300M钢车削加工中,应选用较高的切削速度,适中的切削刃半径,较小的进给量和背吃刀量。     

3D打印双点渐进成形支撑模具的可行性

目的为了更快速、简单、有效地完成双点渐进成形加工中支撑模具的加工。方法采用3D打印设备完成支撑模具加工,用加工完成的模具作为支撑,通过板料渐进成形技术对1 mm厚的铝板进行成形,选取8个标本点测量工件的壁厚,并与普通模具完成的零件进行比较,再对3D模具成形的工件进行成形精度分析。结果通过实验数据分析,板料壁厚变化完全符合正弦定律,计算出的理论轮廓与实际轮廓的成形精度偏差绝对值算术平均值基本符合生产要求。结论这种与3D打印技术相结合的双点渐进成形加工工艺完全可行,与普通模具相比节省了模具加工经费,降低了渐进成形加工的时间。     

薄壁塑件的翘曲数值分析及模具补偿

目的解决薄壁塑件在注塑成形过程中出现的翘曲问题。方法采用moldflow软件对产品注塑成形过程进行了数值模拟分析,确定了补偿量,运用补偿法对模具进行了修正,补偿变形量。结果经过对模具的适当修正,薄壁塑件的翘曲量由原先的0.89 mm减少到0.29 mm,装配精度得到了很大改善。结论运用补偿法对塑件进行模具设计,使薄壁塑件的翘曲变形量大幅减少,尺寸精度满足使用要求,为生产实践提供了可靠依据。     

激光技术在过滤器壳体制造中的研究与应用

目的 研究火箭发动机关键部件过滤器壳体的改良加工方案,以替代传统的化学铣切、手工氩弧焊等工艺,提高产品尺寸精度和生产效率。方法 改良加工方案采用激光切割、激光焊接等技术,利用激光切割精度高、成形快的优点,实现镂空区域的一次成形,避免化铣周期长、易于产生飞边且打磨困难的问题;利用激光焊接热输入量低、焊接变形少的特点,使镂空状态下单边宽度3.5 mm的筋条焊接成为可能。结果 通过设置合理的工艺参数,可以有效保证产品尺寸精度并控制焊接变形,提高生产效率。结论 使用该工艺方法已成功制备了产品,并经过了发动机试车考核。     

连续热镀锌过程带钢边部气流特性的研究

为探究连续热镀锌气刀射流拭锌过程中发生的带钢边部压力衰减问题,设计了气流冲击平板实验,对带钢表面气流流向及压力进行测定.基于测量的参数,对该气刀射流喷吹过程进行数值模拟,并结合所推导的镀层厚度计算模型,对为减少带钢边部压力衰减所增设的边部挡板进行了厚度优化.研究结果表明:气刀喷吹时带钢边部气流发生横向偏转,使得带钢边部压力较中心处低,气压衰减率随气刀与带钢的间隔距离增加而增加,增设边部挡板能有效阻碍带钢边部压力衰减和降低边部过镀锌缺陷发生,且挡板厚度为2 mm时的作用效果最佳.