型材截面几何特征对绕弯成形翘曲的影响

为提高铝合金型材绕弯成形后弯曲件的尺寸精度,运用仿真分析的方法研究了在绕弯成形过程中截面几何特征对竖直壁型材成形翘曲的影响.改变具有竖直壁结构型材的截面几何特征,得到不同型材的成形结果并进行对比分析.结果表明:增加竖直壁型材外侧横向特征的对称性有助于减小成形翘曲变形;增加内侧特征能够显著减小翘曲.该研究结果可以指导型材截面设计,减少成形的难度.     

芯模对双脊矩形管绕弯成形截面畸变的影响

采用芯模可有效减小双脊矩形管绕弯成形过程中的截面畸变,并提高弯曲管件的成形精度.因此基于ABAQUS/Explicit有限元软件,建立了可靠的双脊矩形管绕弯成形三维有限元模型,研究获得了芯模对截面畸变的影响规律.结果表明:沿截面宽度、高度、外脊宽度和双脊高度的最大变形量均位于管坯的棱线上;沿弯曲方向,管坯宽度、高度和双脊高度的最大变形量均出现在60°附近截面上,外脊宽度的最大变形量出现在20°附近的截面上;随着芯头个数的增加、芯头和管坯间隙的减小及其摩擦因数的减小,管坯宽度、高度和外脊高度的最大变形量均减小,而外脊宽度的最大变形量略有增大或基本不变.     

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。     

航空连接件冲锻成形数值模拟及优化

为了研究各工艺参数对凸台成形的影响,根据航空用关键连接件的结构特点,制定出了冲锻成形工艺方案,同时设计出了一副落料冲孔复合模,利用有限元模拟软件对凸台冲锻成形进行了模拟分析,并通过正交实验对工艺参数进行优化.结果表明,影响凸台成形的因素按影响效果强弱依次为冲头的高度、宽度,摩擦因子、长度,当冲头尺寸为5.5mm×2.5...     

铝合金矩形管绕弯件尺寸精度的试验研究

铝合金矩形管绕弯成形时,截面畸变及回弹等问题严重影响弯曲件的几何精度,为了控制铝合金矩形管绕弯成形时弯曲件的尺寸精度,本文采用试验与理论相结合的方法研究了材料屈服强度及相对弯曲半径对矩形管截面畸变与回弹的影响.结果表明:随着屈服强度的增加,截面畸变及曲率半径回弹率也增加,但垂直径向方向的截面畸变变化相对较小;随着相对弯曲半径的增加,径向方向截面畸变及曲率半径回弹率逐渐减小,垂直径向方向截面畸变相差甚微.这为提高铝合金矩形管绕弯精度提供了有效途径.     

凸模结构对大截面带筋方筒件挤压力的影响研究

目的 解决大截面铝合金带筋方筒构件在反挤压过程中成形力大的难题,实现在3 000 t压力机下成功制备内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。方法 提出了一种使用新型棱台凸模结构代替平凸模结构的方法,用主应力法得出了棱台凸模结构与平凸模结构的挤压力计算公式,对比分析了2种凸模结构反挤压成形力的大小,并用DEFORM有限元软件模拟分析了不同结构参数下的棱台凸模反挤压过程,最终进行工程试制,验证了反挤压工艺的可行性。结果 通过主应力法得出了方筒形件的变形力计算公式,得出棱台凸模结构反挤压成形力小于平凸模结构反挤压成形力,经模拟分析得出在反挤压过程中棱台凸模结构的最优结构参数为棱台斜角15°、棱台高度40 mm,并在3 000 t压力机上成功制得内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。结论 通过数值模拟分析可知,与采用平凸模结构相比,采用棱台凸模结构时的反挤压成形力降低了约13%,同时减少了挤压变形过程中的金属流动“死区”。经实验验证,在3 000 t压力机上成形了内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件,实现了省力挤压。     

内啮合弧面凸轮机构的设计与分析

目的 研究内啮合弧面凸轮机构新的结构形式,推导其廓面方程,分析其工作性能,为其结构设计提供理论依据.方法 基于共轭曲面理论和微分几何原理,结合几何坐标变换理论推导内啮合弧面凸轮廓面方程和压力角的计算公式;运用Matlab得到压力角计算结果并进行分析;进行三维建模和ADAMS运动仿真.结果 得到了内啮合弧面凸轮廓面方程和压力角的影响因素,从动件运动规律对最大压力角影响显著,径距比越小,压力角越小.结论 弧面凸轮机构新形式的理论研究,拓展了弧面凸轮机构的应用领域,并为其结构设计提供了理论依据.     

基于粘结-滑移的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁裂缝宽度计算方法

将纤维增强筋(FRP筋)混凝土梁裂缝的开展过程视作FRP筋由两侧混凝土中拔出的过程,建立了基于粘结-滑移的FRP筋轻骨料混凝土梁裂缝宽度微分方程。根据规范给出的裂缝宽度限值,合理确定滑移量上限,提出并引入了适用于梁正常使用阶段的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土“低滑移”阶段粘结-滑移本构模型。进而,在明确最大裂缝间距l_max、裂缝宽度放大系数h₂/h₁与裂缝截面纤维混凝土残余应力σ_fib等特征参数的基础上,利用迭代算法建立了FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算模型。基于正常使用阶段裂缝宽度实测数据对建议模型的适用性进行评估,结果表明:裂缝宽度限值0.5 mm内,建议模型能够准确预测FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁的最大裂缝宽度。     

抽芯对H96薄壁矩形波导管绕弯成形回弹的影响

基于ABAQUS软件平台,建立了考虑弹性模量变化的H96薄壁矩形管绕弯回弹预测模型,模拟研究了考虑弹性模量随塑性变形的变化和不考虑弹性模量变化对回弹预测精度的影响,并试验验证了模型的可靠性.基于所建模型,模拟研究了抽芯参数对H96黄铜薄壁矩形管绕弯成形回弹角的影响规律及抽芯前后截面尺寸的变化规律.结果表明:采用变弹性模量的回弹预测模型可有效提高回弹预测精度14.9%;随着芯棒与管坯摩擦系数增大,回弹角减小;抽芯次数增加,回弹角先减小后趋于稳定;抽芯速度增大,回弹角先减小后趋于稳定;抽芯后的截面回弹有助于使各截面变化量趋于均匀.     

补料量对管材充液剪切弯曲成形精度的影响

充液剪切弯曲方法能够整体成形相对弯曲半径小于0.5的极小半径管,内压和补料量对其成形精度有着重要的影响.采用实验的方法研究了在恒定内压下,不同补料量对5A02铝合金管材充液剪切弯曲成形过程截面畸变、圆角大小和壁厚分布影响,并通过数值模拟深入研究了补料量对厚向应变的影响.研究结果表明:补料比(补料量和切向位移之比)小于1.2时可以成形管件精度良好.补料比为1.3时,靠近第一弯角的位置产生截面畸变,不圆度为2.2%.补料比对第一弯角外侧圆角影响明显,当补料比由1提高到1.2时,圆角减小50%由4.5 mm减小至2.25 mm.随着补料比的增加,内外侧壁厚均增大.内外两侧最大增厚分别由27.47%和26.67%增加到38%和34.67%,最大减薄分别由14.53%和6.64%降低到8.73%和5.8%.补料比对外侧壁厚影响大于内侧.由此可知,补料量增加,有利于外侧圆角的成形和改善成形管件的壁厚分布,但补料量过大,易造成截面畸变.     

不等开口纤维增强树脂复合材料缠绕壳体非测地线线型设计

线型设计是纤维增强树脂（FRP）复合材料缠绕壳体设计的一项重要研究内容,它对壳体FRP复合材料缠绕制品的质量起关键作用。本文针对不等开口极孔或不同形状封头的FRP复合材料压力容器壳体,基于非测地线缠绕方程,提出了一套非测地线缠绕线型设计方法,建立了根据已知缠绕线型和芯模转角来确定相应的切点数和纱片宽度的计算模型,开发出了一套FRP复合材料缠绕壳体仿真软件系统,对非测地线缠绕线型进行了计算机图像仿真与检验。结果表明:各个设计区间的仿真结果满足设计要求,没有出现缠绕角突变、纤维分布不规律和纤维在局部严重重叠等异常现象。该仿真软件系统可以为工程人员在实际壳体缠绕之前提供参考,缩短缠绕线型迭代试错周期,同时也为后续缠绕角及缠绕顺序等缠绕参数的优化奠定了基础。      

平面变曲率管件成形工艺获取策略研究

目的 获取平面管件在弯曲成形过程中的初始工艺参数。方法 基于平面圆弧管件弯曲成形原理,将成形管件划分为稳定段和过渡段。针对稳定段,分析了平面圆弧管件的弯曲半径与弯曲模偏移量之间的映射关系,并通过二次曲线拟合得到非线性方程,以方便预测管件稳定区的成形工艺参数;针对过渡段,通过分析不同时间内不同模式下弯曲模偏移量对整体管件成形的影响,以确定最佳过渡方式。基于管件成形工艺知识库,提出了平面管件弯曲成形工艺参数的规划与预测方法,并通过成形实例管件进行了验证。结果 整个管件的逼近残差为0.230 1 mm,最大偏差为0.390 7 mm,逼近残差和最大偏差与管件总长度的比值分别为0.127 4%和0.216 2%。结论 所提出的方法可以有效获取平面变曲率管件的成形工艺参数。     

铝型材构件多点变曲率拉弯制件回弹研究

目的 研究不同预拉伸量和补拉伸量对矩形变曲率构件回弹的影响,以提高柔性三维拉弯成形精度。方法 用有限元模拟了矩形变曲率铝型材三维拉弯成形过程,并用试验验证了有限元模拟的精度,设计了5组不同的预拉伸量参数和补拉伸量进行三维拉弯成形有限元模拟。结果 大曲率和小曲率段试验和有限元模拟的回弹误差小于2 mm,表明有限元模拟分析可以很好地对矩形变曲率构件进行模拟。得出的数据表明预拉伸量对于小曲率弧段回弹的影响比对大曲率弧段的影响更大,当预拉伸量增长到1.0%以后,回弹的下降幅度不再明显;随着补拉伸量的增大,变曲率拉弯制件两段的回弹均得到较好的抑制,当补拉伸量为1.4%时,制件靠近夹钳端出现了缩颈缺陷,产生了较大的质量缺陷。结论 研究证明适量增加预拉量和补拉量能有效减小柔性三维拉弯成形回弹。     

x-y平面 3D 打印的交叉耦合矢量控制研究

目的研究3D打印机下x-y平台的双轴矢量控制精度。方法介绍永磁电机的数学模型,同时对系统的轮廓误差进行描述,对变增益交叉耦合矢量控制算法进行分析。在Matlab/Simulink软件中对两轴变增益交叉耦合矢量控制进行仿真并分析。结果变增益交叉耦合矢量控制算法能将轮廓误差控制在0.01 mm之内。结论通过变增益交叉耦合算法,提高了系统的鲁棒性,并且减小了系统的轮廓误差。     

一种自补偿差动式扭矩传感器的研究

设计了一种带补偿绕组的差动式扭矩传感器,将负载扭矩转化成传感器激磁绕组和输出绕组的角位移,励磁绕组建立脉振磁通,输出绕组采用差动方式连接,经过电磁耦合输出绕组会产生相应的感生电动势。根据磁路定理和安培环路定理推导了传感器的输出特性,并针对负载电阻对传感器输出特性造成畸变的原因进行了分析,且提出了相应的解决措施。最后采用扭转试验机对传感器进行了标定,实验结果表明传感器的灵敏度约为4.07mV/(N·m),重复性误差约为3.17％,非线性误差约为2.34％,迟滞误差约为0.55％。     

某汽车燃料箱隔热板翻边成形工艺设计及研究

目的 为了成形高质量、少缺陷的汽车燃油箱隔热板.方法 采用整体翻边-局部反拉深的工艺方法,以隔热板曲面凸台圆角处的最大减薄率为试验指标,采取正交试验及极差分析确定最优成形工艺参数,并利用有限元数值软件对其成形过程进行模拟.结果 各因素对曲面凸台圆角减薄的影响主次顺序为:凸模下压速度、摩擦因数、凸模与顶出块夹紧力,最优成形工艺参数组合为:下压速度为10 mm/s、摩擦因数为0.12、夹紧力为40 kN.由等效应变结果分析得出,随着变形量的增加,左侧翻边曲面等效应变分布大于右侧,两侧翻边曲面交接处也积累了较大应变.实际成形件的最大减薄率为凸台位置的17.1％,满足生产要求.结论 在最优工艺参数下生产出合格隔热件,实际成形件的减薄情况与模拟结果基本一致,验证了模具设计和模拟的准确性,这对于成形结构复杂的异形构件具有一定的指导意义.     

碳纤维蜂窝复合材料加工表面质量影响研究

为研究碳纤维蜂窝复合材料切削过程中切削宽度和切削方向对表面质量的影响,本文开展了高速切削碳纤维蜂窝实验,分析了切削过程中切削力的变化特征,获得了切削宽度和切削方向对切削力的影响规律。同时,观测了碳蜂窝典型表面缺陷形貌,分析了不同切削宽度和切削方向下表面缺陷的分布规律。进一步以蜂窝壁损伤面积占比作为表面质量的评价方法,定量研究了切削宽度和切削方向对于碳蜂窝表面质量的影响。实验结果表明：在碳纤维蜂窝复合材料加工过程中,减小切削宽度和改变切削方向可有效降低加工损伤。切削力随着切削宽度的增大呈现出增大的趋势;毛刺、撕裂、孔壁破损以及孔壁开胶等损伤现象也随着切削宽度的增大而增加。此外,碳纤维蜂窝复合材料的表面质量还与切削方向有关,相较于沿双层孔壁方向切削,当切削宽度分别为5、10及15 mm时,沿垂直于双层孔壁方向切削的损伤分别减小了22.5%、13.4%和8.7%。     

基于自由弯曲技术的6061铝合金管的弯曲成形性能研究

目的 对6061铝合金管开展三维自由弯曲成形的研究。方法 对不同弯曲半径的铝合金管进行了弯曲模拟成形,并根据模拟结果对铝合金管进行实际成形研究。结果 根据对6061铝合金管进行的弯曲半径为60, 70, 80 mm的有限元模拟成形结果,发现管材壁厚中性层向弯曲外侧发生明显偏移,且弯曲半径越小,向弯曲外侧的偏移量越大;管材内侧管壁增厚,最大增厚为17.2%,管材外侧壁厚减薄,最大减薄不超过4%,发现随着弯曲半径的减小,管材内侧增厚愈发明显,而减薄变化较小,同时对管材截面畸变进行分析,发现最大椭圆度不超过8%;通过对比模拟结果、实验结果与设计模型,发现管材模拟的弯曲半径最大偏差不超过8%,实验结果则不超过6.5%,而管材模拟的弯曲角度最大偏差不超过4.5%,实验结果则不超过3%,同时发现当弯曲较小时,内侧发生明显起皱,而弯曲外侧也有轻微壁厚减薄导致的畸变缺陷,这与模拟结果吻合。结论 管材壁厚中性层向弯曲外侧偏移与自由弯曲系统轴向推力PL有关,轴向推力使得管材的受压区域增加,而受拉区域减小,导致壁厚中性层外移;实验结果与模拟结果相吻合,验证了模拟对实验成形指导的可靠性。     

双向凸台皮带轮冲锻成形有限元分析

根据皮带轮壁厚不均匀且带有双向凸台的结构特点,对其进行冲锻成形工艺研究。利用有限元软件Deform-3D对冲锻阶段金属的流动、成形缺陷及成形载荷进行模拟分析,并采取在冲锻模上模增加不同高度分流槽的形式来降低成形载荷。结果表明,对于双向凸台皮带轮可以采用冲锻成形工艺来成形;在分流槽高度为2mm时,成形效果良好,成形载荷较小。