成形角对多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

为了提高制件的成形质量、成形效率和成形极限,并了解不同成形角对多点复合渐进成形过程的影响,使用有限元软件MSC.Marc建立了多点复合渐进成形方锥台制件的三维有限元模型,并进行了不同成形角成形过程的数值模拟,探讨了成形角对制件等效塑性应变、厚度分布、厚度减薄率等的影响。模拟结果表明,成形角越大,等效塑性应变和厚度减薄率越大,单位时间内的相邻等效塑性应变增量和厚度减薄量越小,制件变形越均匀,板材塑性发挥越充分,但成形效率越低,制件越易发生破裂等成形缺陷;方锥台制件拐角处的厚度减薄较侧壁处的厚度减薄更严重。多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果和实验相吻合。     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

镀层金属板冲压成形断裂失效的有限元模拟

镀层金属板在加工过程中,由于工艺参数、模具几何参数的影响,经常会出现裂纹,并最终导致板材的断裂。以双面电沉积镍的低碳钢板为研究对象,采用基于连续介质损伤有限元模拟以及冲压成形实验相结合的方法对镀层金属板在冲压过程中的失效问题进行了研究。结果表明:随着冲压深度的增加,杯形件中的等效塑性应变与损伤值均增加,当冲压深度达到10mm时,在杯形件冲头圆角处出现断裂现象。通过冲力冲程曲线与成形件形状的比较和损伤变量分布、等效塑性应变分布以及厚度减薄的分析发现,有限元模拟结果与冲压成形的试验结果符合得较好,证明了有限元模拟的正确性。     

应变比对汽车前罩内板成形性能影响的数值模拟

采用有限元软件Auto Form对汽车前罩内板的拉延成形过程进行了数值模拟,分析了塑性应变比对其成形性能的影响,得出了成形过程中的破裂危险区域。结果表明,塑性应变比对前罩内板的减薄率影响不大,但随着塑性应变比的增大,板材平面内的塑性应变增大,导致其成形性能明显改善。     

阳极板多道次辊弯成形过程数值模拟

利用有限元软件MAC.MARC,根据按辊弯成形工艺建立的辊花图,对阳极板多道次辊弯成形过程进行了数值模拟。基于动力显示算法,采用刚性辊轮沿板材长度方向运动的方式建立了阳极板多道次辊弯成形有限元模型。分析了成形过程中阳极板的Y向位移、等效应力与等效塑性应变的变化,重点研究了板材成形时等效塑性应变在弯曲角处的变化。结果表明,等效塑性应变的极值主要出现在当前道次所成形的弯曲角位置,且随成形弯曲角度的增大而增大。     

基于LS-DYNA有限元平台火车车厢小弯梁板材成形研究

火车车厢小弯梁板材用于车厢顶部位置以提高承载能力,由于成形过程受到非线性相互耦合作用影响,其变形机理非常复杂.本文针对火车车厢小弯梁板材利用LS-DYNA有限元平台进行了动态数值模拟,得到了成形过程中应力场量、成形极限图和板材减薄率分布规律,进而分析了板材成形中出现破裂和拉裂等的机理.同时,探讨了工艺参数(摩擦系数、凹模圆角)对火车车厢小弯梁板材成形力的影响关系,其结果可为火车车厢小弯梁板材模具设计者提供一定的理论参考和依据.     

基于载荷下降法的双相钢DP590拉深减薄率研究

采用载荷下降法研究了双相钢DP590在不同压边力下拉深成形的减薄率。采用BCS-50AR通用板材成形性试验机进行有无润滑条件的对比拉深试验,获得成形力-凸模位移关系曲线。试验结果发现,拉深件凸缘部位和凹模圆角处的润滑有利于拉深成形,而无润滑条件下的拉深容易破裂。拉深件凸缘部位增厚,凹模圆角处和筒壁部位均有不同程度的减薄。危险断面处的减薄率最大,破裂情况下的最小减薄率为28.6%,无破裂情况下的最大减薄率为19.3%,达到实际生产要求。     

汽车启动器套筒冷挤压过程数值模拟

采用塑性成形有限元分析软件DEFORM3D，对汽车启动器套筒冷挤压齿部成形过程进行了数值模拟。通过研究复合挤压成形过程中断裂因子的分布，预测出断裂缺陷发生的可能。模拟结果与实际生产情况相符，在近齿根处容易出现环向裂纹。通过计算齿形成形过程的变形程度，对环向开裂的原因进行分析。     

碟形件新型旋压成形工艺实验研究

介绍了基于离散点逐个调形原理的新型高效旋压成形工艺的原理,在研制出的旋压成形装置上进行了碟形件的成形实验,研究了成形辊加载方式对板材成形的影响,分析了蝶形件成形过程中起皱和减薄原因。结果表明,两种加载顺序蝶形件都有减薄现象出现,但是由中心向边缘的成形顺序的减薄率略低于由边缘向中心成形实验件的减薄率,着重分析了厚度为2 mm板材的旋压成形件减薄规律,为较厚板材蝶形件的加工奠定基础。     

锥形件单道次拉深旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对锥形件单道次拉深旋压过程进行数值模拟,并且对其应力应变分布规律进行了研究,重点研究了旋轮进给比以及毛坯厚径比对板材成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位。模拟及试验结果表明,与锥形件普通拉深成形相类似,口部(即成形过程中的坯料凸缘)和侧壁中下部靠近圆角处是锥形件单道次拉深旋压过程中易分别产生起皱和破裂的部位,应特别予以关注。     

酸洗材料对轮辐成形质量的影响

为避免钢制轮辐在拉深和反拉深过程中易出现拉裂或局部减薄等缺陷的问题,以某酸洗材料不同成分体系的两种原材料为试验材料,以材料的力学性能为基础,基于Autoform软件对以上两种材料进行仿真分析,从主次应变和厚度减薄对比研究两种材料的成形性,比较应变硬化指数n值和塑性应变比r值对成形质量的影响。对比轮辐实际生产中成形状态,得出塑性应变比r值较大时在厚度减薄上有利于零件的成形,3个方向的r差值应尽量较小,且保证3个r值在0. 8左右;当n值大于或等于0. 13时主应变量较小,破裂风险较低,有利于成形,组织均匀且伸长率更高的产品成形性优异。     

工具头大小对板材多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

多点渐进成形具有变形均匀、可成形性强、成形效率高且能有效抑制失稳等优势。通过建立金属板材多点复合渐进成形三维有限元模型,对不同尺寸大小的工具头成形典型方锥台制件的多点复合渐进成形过程进行了数值模拟和分析,探讨了工具头大小对成形件的等效塑性应变、成形精度、厚度减薄率等的影响。通过对仿真结果的对比分析表明:工具头直径越小,制件成形区的厚度减薄越严重,越易产生破裂;工具头直径越大,制件变形越均匀、成形精度更高,但法兰区的等效塑性应变更大、越易产生起皱。     

薄板深拉延成形有限元仿真

板材成形有限元仿真采用虚拟制造技术反映模具与板材之间的相互作用以及板材实际变形的全过程，有助于推动生产的快速化和设计的智能化。汽车企业通过对板材成形过程的有限元仿真可确定钢板性能参数范围和冲压工艺参数范围，以保证生产的稳定性。采用动力显式有限元软件LS-DYNA，对上海宝钢St14—T冷轧薄板的深拉延成形过程进行了仿真计算，分析了变形过程的金属流动规律。     

非平底凹模铝板/塑料复合成形中铝板大塑性变形分析

在注塑机上利用非平底凹模制备了形状较复杂的铝板/聚丙烯复合结构件,实现了将金属板料成形、塑料注射成形融为一体的复合成形的新工艺.利用弹塑性大变形更新的Lagrange有限元法对于复合成形中铝板成形过程进行了数值模拟.成形铝板的实验测试厚度与有限元模拟值具有良好的相符性.铝板成形中形成3个板厚减薄较严重的区域.板厚减薄严重的Ⅱ区,发生了胀形变形和剧烈的塑性剪切变形.Ⅰ区和Ⅳ区之间的大塑性变形区分为B区和C区2个部分,B区内绝对值最大的主塑性应变为负,C区内绝对值最大的主塑性应变为正.Ⅲ区与Ⅳ区之间的D区绝对值最大的主塑性应变为负.     

定模动辊变截面辊弯成形有限元分析

基于ABAQUS/Explicit显示动力模块对DP980高强钢定模动辊变截面辊弯成形建立有限元模型,分析板材成形后的等效应力、等效塑性应变及截面厚度的分布特点,并进行安全校核。获得了轧辊成形力与板材的回弹量,为轧辊设计提供了依据。通过实验验证了定模动辊变截面辊弯成形工艺的可行性及有限元分析结果的可靠性。     

基于Dynaform的汽车发动机盖内板成形分析

对汽车发动机盖内板的成形过程进行了研究,基于数值模拟的方法对其成形过程进行了有限元仿真分析,得到零件的成形极限图和厚度变化图,并以此来判断成形效果。针对成形过程中出现的拉深不足和起皱等缺陷,通过反复调整工艺参数和拉深筋尺寸及分布,得出了较好的零件成形状态,零件的最大减薄率为22.8%,最大增厚率为5.9%。根据该工艺方案进行了实际冲压试验,通过比较仿真分析与试验结果不同测点位置的厚度,其偏差小于3%,从而验证了两者的一致性。研究结果表明,数值模拟分析用于板料成形分析是可行的,能够提高设计生产效率。     

预成形件对超高强钢板热冲压减薄率的影响

为了降低超高强钢板在热冲压过程中的减薄率,以车轮侧盖为研究对象,设计了4种预成形件结构方案,通过有限元模拟分析预成形件形状、尺寸对减薄率的影响,基于模拟结果,进行了预成形件热冲压实验。结果表明:热冲压件的显微组织为板条马氏体,显微硬度达到460 HV以上;零件球窝处材料减薄率最大,预成形有利于降低材料减薄率;预成形件储料面积越大,热冲压件材料减薄率越小;预成形件为深度为22.8 mm的圆拱形储料结构且切角时,材料减薄率最小,为11.67%,壁厚均匀性较好。实际热冲压实验结果和数值模拟结果基本一致。     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形圆角填充成形规律及多场耦合数值模拟

利用ABAQUS仿真软件,采用间接顺序耦合的方式,建立了Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程的电-热-力多场耦合有限元模型。通过多场耦合有限元分析和力学分析,研究了Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程中的圆角填充规律。结果表明:当模型的节点电流密度为14 A·mm~(-2)时,圆管壁厚最大减薄率仍然出现在过渡区;但当电流密度提高至15 A·mm~(-2)后,圆管圆角处的温度进一步上升至750℃,直边部分因贴模降温,由温度分布结合力学分析可知,此时过渡区的成形压力大于圆角处的成形压力,因此,圆管壁厚最大减薄处由过渡区转移至圆角部分。该成形方法对圆管直角部分的贴模程度有较大改善,提高了Ti55钛合金管圆角填充的成形精度,并解决了直边过渡区最易形变并先于圆角区发生破裂的问题,充分利用了材料的成形性能。     

板材多点对称式渐进成形过程模拟研究

由于板材在单点渐进成形过程中受到非对称局部载荷作用,导致其成形区域容易出现回弹、壁厚不均匀以及变形状态难于控制等问题,在提出多点对称式渐进成形工艺的基础上,建立板材渐进成形的有限元模型,确定工具头的运动轨迹以及模拟实验参数.在MSC.MARC环境中对圆锥台制件进行单点渐进成形与多点对称式渐进成形实验,通过分析成形件的壁厚、等效塑性应变、变形抗力等参数的实验结果表明,与单点渐进成形工艺相比,多点对称式渐进成形工艺更有利于实现板材的精密成形.