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。     

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。     

大角度型材框力和位移控制模式下拉弯成形对比研究

针对某一运载火箭的大角度型材框,对力和位移控制模式下的拉弯成形进行了模拟及试验研究,并通过模拟对比分析了两种控制方式下型材截面内、外侧的切向应力、切向应变沿轮廓分布情况及回弹情况。模拟结果显示,位移控制模式的优点在于渐增的拉伸力使得型材截面内、外侧切向应力差在弯曲包覆过程中不断减小,同时,对已包覆变形区产生一定的补拉作用,相对于力控制模式,其回弹量较小。试验分析了不同工艺参数时两种控制模式下拉弯成形的零件尺寸精度和淬火后变形程度。试验结果表明,在最优工艺参数下,位移控制模式相较于力控制模式成形的零件尺寸精度较高,淬火后变形程度较小,后续手工修整量小。     

塑料包覆铝型材拉伸弯曲实验研究

针对轿车用复杂截面PVC塑料包覆铝型材密封条的三维拉弯成形,采用控制拉伸量的方法,通过选择合理的预拉量、恰当的成形模具截面及型材间填充物,对该截面型材进行了平面和垂直拉弯成形实验,得到了该型材平面和垂直拉弯的半径回弹量。结果显示,垂直拉弯回弹量是平面回弹量的1倍多,实验结果为研制该型材及同类产品拉弯工装模具和工艺参数选择,提供了依据。     

机翼前缘蒙皮拉形工艺参数优化与试验

飞机机翼前缘蒙皮,由于其形状和成形材料的特点使拉形结束卸载回弹后会产生较大的回弹量,对零件的成形质量影响较大。文章分析机翼前缘蒙皮零件的典型成形方案,确定主要加载轨迹参数,利用正交试验设计方法设计拉形工艺方案,通过有限元模拟和结果分析,获得了主要工艺参数对成形零件回弹量的影响规律。针对某前缘蒙皮零件,根据有限元分析结果,对工艺参数进行设计和优化,通过生产性试验,获得了成形质量较好的试验零件,并进行厚度、应变测量和对比分析,验证了有限元模拟的精度。     

5m直径大角度型材框拉弯成形工艺

针对某一运载火箭大角度型材框,对力控制模式下的拉弯成形进行了模拟及试验研究,模拟分析了拉弯力对成形件应力、应变分布及回弹量的影响规律。模拟结果显示,随着拉弯力增加,型材截面内外侧切向应力差减小,回弹和扭翘变形也减小,但不利的一面是变形量增大,零件壁厚减薄率增加,截面尺寸变化加大,综合考虑,选取合适的拉弯力为97.4 k N。试验分析了拉弯力、第1次拉弯包角及补拉量对零件成形精度的影响规律。试验结果表明,拉弯力和补拉量越大,零件的角度、平度及弧度间隙越小,尺寸精度越高。通过试验,得出了优化的拉弯工艺参数,即拉弯力为105 k N,第1次拉弯包角为65°,补拉量为60 mm。在此参数下拉弯,零件淬火后变形程度较小,扭翘现象较小,回弹量较小,成形出尺寸合格的零件。     

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.     

变截面型材拉弯成形工艺仿真与优化

根据7075铝合金变截面缘条零件的特征建立有限元仿真模型,研究变曲率型材成形过程中的各项工艺参数对零件拉弯成形时所产生的起皱和回弹等表面质量问题的影响。在等截面与变截面的不同条件下的拉弯仿真工艺参数的选择,会直接影响成形结果。加大拉紧力,可以有效解决拉弯后零件的起皱现象;在相同拉紧力下,减小型材宽度,可以避免型材断裂的问题。增加包覆角度,可以降低拉弯后零件的回弹量,也可以使零件卸载后的相对于模具的位移缩短。工艺仿真与工艺参数的优化可以解决拉弯后零件的起皱和回弹现象,并通过工艺试验对仿真后的结果进行工艺验证。     

型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术及装备

热拉弯蠕变复合成形工艺复合了热拉弯成形和热蠕变成形两种工艺,首先将毛料加热到适合热成形的温度区间;然后通过机床夹钳对其以一定应变速率施加预拉力;之后毛料在此预拉力作用下贴合模具。毛料贴模后夹钳不动,使毛料在一定温度条件下保持外形一定时间,通过材料的蠕变特性,实现一次精确成形。该工艺可显著减小回弹,提高成形精度,降低零件的制造成本。文章介绍了型材热拉弯蠕变复合成形工艺技术的原理、工艺路径、工艺特点及国内外相关装备的研制现状,展望了该工艺技术的发展趋势。     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

角型材转台式拉弯回弹的解析分析(英文)

从理论上对角型材的拉弯回弹进行研究,基于角型材截面应力、应变分布算法建立拉弯解析模型,推导零件卸载后回弹角的计算公式,分析讨论预拉力和补拉力对回弹的影响规律。结果表明:拉弯零件的回弹随着预拉力或补拉力的增大而减小。与试验结果的对比表明,建立的解析模型能够较好地预测角型材拉弯零件的回弹。     

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。     

V型弯曲件回弹规律的有限元分析

以V型件弯曲和回弹过程为分析研究对象，通过对V型件弯曲及回弹过程的有限元数值模拟，分析获得了成形参数对V型件弯曲回弹的影响规律。结果表明：回弹角随弯曲角及材料的硬化系数的增大而增大，随材料的变形程度及硬化指数的增大而减小。     

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。     

基于正交试验的S形板料折弯工艺研究

针对典型的S形板料折弯工艺进行了分析。应用DYNAFORM有限元模拟软件,分析了S形板料折弯后的内外层等效应力、等效应变分布及回弹前后的应力应变变化,对其折弯过程中的回弹机理进行了研究。通过正交试验的直观及方差分析确定了影响板料回弹若干关键因素的主次顺序,节省了现场试验的成本,对S形折弯件的精密化生产有一定的指导意义。     

基于响应面法的U形件弯曲成形回弹优化

U形件弯曲成形过程中比较突出的问题是回弹,通过将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相互结合,基于NUMISHEET’93的U形弯曲标准考题,将凹模圆角半径选定为Rd=8 mm,以模具间隙、摩擦系数、冲压速度3个参数作为影响因素,竖直方向的回弹位移作为优化目标,建立17组试验方案,对U形件弯曲成形过程进行仿真模拟。借助Design-Expert8. 1对17组数据进行拟合处理,得到关于优化目标的二次非线性回归方程与优化的参数组合,即模具间隙为1 mm、摩擦系数为0. 15、冲压速度为800 mm·s^-1。优化的参数组合代入有限元软件再次仿真得到回弹位移为0. 731 mm,其与方程拟合值0. 738 mm相差约1%,并在前人研究基础上将回弹位移进一步减少了26. 2%,最后进行了实物弯曲验证。RSM与Dynaform的结合减少了有限元模拟的次数,有效地提高了板料弯曲的成形精度与质量。     

钢制汽车轮轮缘缩口成形有限元分析

为了保证轮缘的成形质量,提高生产效率,通过分析轮缘的成形工艺,采用有限元数值模拟与试验相结合的方法,建立了缩口成形和终成形的有限元模型,分析了模具结构、成形速度和摩擦因数对缩I：2件周向应力、应变分布情况的影响。模拟结果表明,采用内外支撑缩口模时,缩口件的周向应力应变值较大;随着成形速度的增加,周向应力应变先增加后减小;随着摩擦因数的增加,周向应变和应变的波动性随之增大。试验结果表明,有限元数值模拟发挥了较好的指导作用。     

Strategies for springback compensation regarding process robustness

In this article, strategies which compensate geometrical deviations caused by springback are discussed using finite element simulations and statistical modelling techniques. First of all the ability to predict springback using a finite element simulation model is analysed. For that purpose numerical predictions and experiments are compared with each other regarding the amount of springback. In a next step, different strategies for compensating springback such as a modification of stress condition, component stiffness and tool geometry are introduced. On the basis of finite element simulations these different compensation strategies are illustrated for a stretch bending process and experimentally checked for an example. Finally springback simulations are compared regarding their robustness against noise variables such as friction and material properties. Thereby a method based on statistical prediction models is introduced which allows for an accurate approximation of the springback distribution with less numerical effort in comparison to a classical Monte-Carlo method.