Moldflow在气辅注塑成型过程中的应用

一、前言这一期我们将介绍Moldflow技术在气辅成型过程中的应用。采用气辅技术可提高产品精度、表面质量、解决大尺寸和壁厚差异较大产品的变形问题,提高产品强度、降低产品内应力,大大节省塑料材料,简化模具设计。气辅成型技术可用于生产汽车保险杠、仪表板、汽车内部结构件、     

薄壁船模零件的数控加工

一、引言 近年来,随着数控技术的飞速发展,数控机床所加工零件的复杂程度也在不断增加,对加工工艺的编制也提出了更高的要求.特别是铝合金零件,大多形状较复杂,特征多,且壁薄,通常是在一整块材料上加工出零件形状.如何保证薄壁零件加工后不变形、精度符合图纸要求就成为加工者面临的一道难题.船模零件,如图1所示,即是此类零件之一.该零件周边壁厚只有1毫米,中间的那块板厚也仅仅1.2毫米,装夹不当或切削力过大都会引起零件变形.本文介绍该零件的加工过程,以及防止薄壁变形所采取的措施.     

基于流固耦合的多路阀斗杆联强度分析

在挖掘机斗杆强度设计的研究中,由于多路阀斗杆联内部流道压力大、能量消耗高导致阀体变形严重,采用一般方法不能精确的分析阀内应力及变形情况.利用RNG k-ε湍流模型、结构动力学方程,采用流固耦合方法对多路阀斗杆联内部变形和应力分布进行了计算,分析了流固耦合作用对不同工况阀体强度的影响.计算结果表明:斗杆联阀体最大变形发生在油液合流通往执行机构转折处,在各油路进口处及回油处变形较小;各流道转折处及高压油口处存在明显的应力集中现象;阀体的应力和变形均随着阀内流场压力的增大而变大.计算结果将为多路阀结构的优化设计提供一定参考.     

基于数值模拟的钢管脐带缆安装挤压分析

针对钢管脐带缆安装铺设时张紧器挤压力的选择问题,建立钢管脐带缆二维有限元模型,在总挤压力一定时对比不同形式(两履带式、三履带式及四履带式)张紧器下脐带缆关键构件钢管内部应力状态及缆体截面变形情况,发现四履带式作用下的脐带缆不易破坏.探究安装过程中脐带缆在不同截面位置角情况下内部钢管的应力变化和变形,并基于最危险位置角求得脐带缆所能承受的最大挤压力.该分析方法和结果可为脐带缆安装的实际工程提供参考.     

体积图控制的近似刚性的网格变形

现有的形状变形方法大多只关注变形的实时性、保细节性以及交互的灵活性,往往忽视了模型内部的刚性,导致变形过程中不合理的体积变化,进而网格表面的细节难以继续保持.为此,提出一种基于体积图的近似刚性的网格变形方法来约束变形过程中体积的变化.首先构建模型的简单体积图,然后分别在模型表面、内部和体积图边界建立变形单元并根据其不同的类别设计不同的变形权重,最后使用近似刚性的方法实现既保细节又整体近似刚性的变形;另外,文中还对模型加入了材质属性,使得用户可以方便地控制局部的形变.实验结果表明,文中方法操作简单、实用性强.     

实现牙体预备触觉交互仿真的图形显示

介绍了在牙科手术训练触觉交互系统的虚拟手术环境中,通过材料去除速率控制构成牙齿的网格变形实现牙齿被切削时材料去除过程的图形仿真.针对牙体预备操作和触觉交互装置输出力的特点,在交互系统的虚拟环境中,当工具与牙体模型发生接触时,所有进入工具空间范围的顶点都会沿着其外法线的反方向进行投射,投射量受控于材料去除速度,且网格变形速度不超过真实的牙齿材料去除速度,同时针对网格的变形位置绘制虚拟工具.通过限制网格变形可以动态的实现牙齿被切削过程的形状变化,图形显示逼真同时没有滞后.     

基于LabVIEW的陶瓷坯泥内应力软测量方法

针对陶瓷坯泥内应力分布不均匀及其无法直接检测的问题,提出了一种软测量的方法,根据陶瓷坯泥的内部应力与机头内壁压力之间的内在联系,采用真空练泥机机头内壁压力矩阵间接估计内应力,并通过在LabVIEW中搭建连续小波神经网络(CWNN)软测量模型,将压力传感器阵列输出的信号矩阵作为该神经网络的输入,经过神经网络的训练及计算,得到在真空练泥机机头处泥料的内部应力,作为神经网络的输出,最终实现内应力的软测量;仿真结果表明该方法具有良好的拟合效果.     

基于平均轨迹的连续退火过程带钢硬度预测方法

连续退火工艺使带钢内部晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,同时消除加工硬化和残留内应力,带钢的组织和性能恢复到冷变形前状态,是改善带钢的力学性能的关键过程。但实际生产过程中,连续退火过程机理复杂,各种外部操作参数对带钢的性能都能产生影响,彼此间互相耦合,并且对带钢硬度的检测有很大的时间滞后,这对改善带钢硬度指标带来了很大的障碍。选用偏最小二乘方法构建带钢硬度与过程变量平均轨迹之间的关系,可以及时实现带钢硬度预报和过程监测。通过对现场实际数据的仿真分析证明了所提出方法的可行性和有效性。     

大规格铝材可逆热轧内应力仿真及轧透性研究

轧制过程中轧件在变形区内的变形通常是不均匀的,对于大规格铝材,变形的不均匀性更为突出,芯部变形小,难以实现充分变形.针对以上问题,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了大规格铝材多道次可逆热轧的过程.利用大型非线性有限元商用软件MSC.marc建立了7050铝合金多道次可逆热轧的热力耦合有限元仿真模型,探明了内应力和应变在轧件内部的演变过程和控制规律;并对大规格铝材的轧透性及影响轧透性的因素进行了分析与讨论,得出了一个衡量轧透性的方法.以上结果符合相关理论,可以指导生产,减少试轧次数,为控制大规格铝材塑性加工过程中的不均匀变形,从而促进其轧透性提供理论参考.     

某汽轮机甩负荷运行工况强度分析

为分析汽轮机甩负荷运行时的应力状况,选取某机组高压第一级动叶片和转子轮槽为分析对象,采用有限元法分析在高压蒸汽4个阶段降温冲击下的应力.结果表明,动叶片以及转子材料内应力对温度的变化反应敏感;温度不变时,应力集中处的内应力需要很长时间才能消退并趋于均匀化;在该温度曲线的操纵下,逐步的降温造成应力累加,导致应力峰值呈波浪...     

基于PAM-STAMP的进油管成形有限元分析

一、引言 导管弯曲成形是管子完成所需形状尺寸的二次塑性加工,是一种典型的材料非线性、几何非线性且边界条件非线性的多重非线性耦合变形,其弯曲过程属于三维非稳定变形.弯曲时管子大部分形面为无约束自由表面,沿弯曲半径方向材料中断而失去相互约束和支撑,材料流动变形易于形成壁厚减薄、波纹度超差及圆度超差等弯曲缺陷.加力总管的成形质量直接关系到后续装配质量以及使用性能.以某型加力总管的进油管为例,利用专业金属板料成形有限元模拟分析软件PAM-STAMP对其弯曲成形过程进行了数值模拟分析,以得到工艺可行性、工装可行性以及成形危险区域等结果,为后续的工艺制定提供了重要指导.     

基于PAM-STAMP的进油管成形有限元分析

一、引言 导管弯曲成形是管子完成所需形状尺寸的二次塑性加工,是一种典型的材料非线性、几何非线性、边界条件非线性的多重非线性耦合变形,其弯曲过程属于三维非稳定变形.弯曲时管子大部分形面为无约束自由表面,沿弯曲半径方向材料中断而失去相互约束和支撑,材料流动变形易于形成壁厚减薄、波纹度超差及圆度超差等弯曲缺陷.加力总管的成形质量直接关系到后续装配质量以及使用性能.以某型加力总管的进油管为例,利用专业金属板料成形的有限元模拟分析软件PAM-STAMP对其弯曲成形过程进行了数值模拟分析,以得到工艺可行性、工装可行性以及成形危险区域等结果,为后续的工艺制定提供了重要的指导作用.     

基于仿真技术的圆管空拔成形研究

该研究将圆形铝管的空拔工艺与模拟分析技术有机结合起来.推导了工艺参数与空拔力的关系公式,基于有限元分析软件Defom-3D建立了圆形铝管空拔成形的动力学模型及弹塑性有限元模型.并对空拔工艺进行了模拟分析,得出摩擦系数对拉拔力的影响曲线.阐述了空拔的变形机理,总结出空拔过程中的金属流动规律,建立了圆管坯空拔过程中的变形区划.针对某一规格的圆形铝管完成成形模拟,对每个变形区的壁厚变化做了定量的分析,对出模后的径缩现象给予了定量分析.文章对变形区划、变形区壁厚变化的研究具有一定的创新性,研究取得的成果对实际生产具有一定的指导作用.     

正交切削加工过程仿真

为优化正交切削加工参数,采用弹-塑热耦合有限元方法,建立正交切削加工有限元模型.应用DEFORM软件,模拟出45号钢件切削过程中变形区内温度、应力、应变以及切削力的分布,采用自适应网格重划技术避免大塑性变形引起的网格畸变.该仿真结果能对切削加工参数的选择及实际的切削加工提供指导.     

丁基橡胶密封环形状和材料黏弹性对结构密封性能的影响

为确保橡胶密封结构的可靠性,避免因经验设计带来的密封失效,在考虑丁基橡胶材料的超弹性和黏弹性的基础上,采用数值模拟方法分析密封环的形状和密封材料的应力松弛等因素对结构密封性能的影响. 研究结果表明:矩形密封环和梯形密封环的接触应力分布均匀、密封面宽,密封效果优于O形密封环; 但压缩量较大时,矩形密封环外角点处较大的剪切应力会造成密封环局部撕裂,进而影响到整体结构的密封性能. 短时松弛过程中装配预紧力变化的计算结果与试验测试数据吻合较好. 该方法能够预测不同形状密封环在压缩过程中的变形和应力等特征参数,有助于加深了解密封环的密封性能,对同类密封结构设计有一定指导意义.     

BP神经网络PID控制在吹塑机系统中的应用

针对吹塑成型工艺过程,在常规控制方式下,难于协调快速性和稳态特性之间的矛盾,在具有参数变化的情况下其鲁棒性也不够好,使得吹塑过程中的型坯壁厚很难得到理想控制.为了解决产品壁厚均匀问题,首先建立了位移传感器、伺服放大器、伺服阀、液压缸及位移传感器环节的数学模型;然后提出了一种基于BP神经网络PID的控制策略,它能根据系统运行的状态自动调节PID的三个参数,达到性能的最优化;最后在MATLAB环境下,用M函数编写BP神经网络PID控制算法并进行仿真.仿真结果表明,采用BP神经网络的吹塑机系统响应速度明显加快,且无稳态误差,满足了系统的静态精度和动态品质特性好.     

热膨胀过程中流固耦合应力分析的等效方法

密闭容器内的液体受热膨胀后,会挤压容器并使其受力变形直至破裂,而传统的流固耦合分析方法难以解决这种流固耦合场、应力场和温度场等多场耦合的问题.利用等效表面载荷的方法来模拟膨胀的液体与固体之间的相互作用,可分析在温度升高过程中内部充满液体的某个容器的受力情况.通过本方法对容器进行动态应力分析,可等效得到容器某个部分结构失效时,容器内壁所受载荷的具体大小及其容积的变化,并可对应得到某处结构失效时刻的准确温度.该方法可有效解决多场耦合的问题,并且省去液体模型,提高分析和计算速度.结合电池冷却箱受热膨胀的算例进一步阐释该方法.     

液浮陀螺温度场优化方法研究及实现

提出了一种24点位测量陀螺内部温度场的实验方法,准确测量了陀螺内部温度场分布,通过工程计算和温度实验,得到了更为准确的液浮陀螺有限元模型;为了解决陀螺内部轴向温度梯度和方位变化对陀螺精度造成的影响,通过仿真分析,提出改变加热片形状,将加热方式由线形均匀加热改为非线性加热的优化方案,并设计了一系列实验,考核了各方案在不同方位、倒置瞬态过程以及工作精度方面的能力;仿真结果和实验结果验证了优化方案的有效性.     

相邻金属孔间壁厚现场检测系统关键技术的研究

相邻金属孔间的壁厚测量以往都是根据镗床加工过程中的进刀量计算得出,精度较低.本文提出了一种应用电容传感器对两个金属孔间壁厚在线检测的系统.基于电容传感器,研究了电容测头的电场边缘效应的影响及保护环的宽度选择,设计了测量孔壁的电容测厚传感器进行差动测量.系统由两个距离确定的电容差动测厚传感器、测量电路、A/D接口及软件组成的.对壁厚2 mm,孔径3 mm的相邻金属孔壁厚的测量实验显示,误差达到0.3 μm.系统属于非接触测量,无需修正测头及工件变形误差.此系统测量精度高,测量速度快,操作方便,全套仪器便携,是解决相关壁厚现场精密检测问题的好方法.     

优化模型在挤出吹塑工艺模拟中的运用

为减轻汽车塑料燃油箱的总质量,模拟挤出吹塑工艺中燃油箱的壁厚变化。将模拟问题分为3部分,即型坯长度优化、静态柔性变形板优化和垂直厚度分布系统优化。每个优化过程抽象为一个数学模型,在MATLAB中求解数学模型并获得最优解。优化结果与实际试验结果基本一致,产品总质量偏差小于3%,壁厚偏差小于7%,证明模拟方法合理。