基于Dynaform的铝合金盒形件拉深过程研究

针对6061-T651铝合金盒形件拉深成形过程中存在的技术问题,应用Dynaform非线性有限元软件对盒形件的拉深过程进行模拟分析,得出压边力等工艺参数对拉深过程及成形质量的影响规律,确定了合理的工艺方案,并通过实验对方案进行验证,实验结果满足设计要求。     

盒形件智能化拉深变压边力控制规律及其预测

智能化拉深过程中压边力规律的实时预测是关键技术之一。选择非轴对称件中的锥壁盒形件为研究对象,通过数值模拟和试验对成形过程中压边力随凸模行程的变化规律进行研究,得到能够提高成形质量的较优压边力变化趋势,提出破裂临界压边力控制原理,并将前馈神经网络模型引入盒形件智能化拉深压边力控制规律的预测,预测结果与试验吻合较好,实现较优压边力规律的实时预测,为实现盒形件拉深成形过程的智能化控制奠定基础。     

基于BEW盒形件的成形工艺研究

以典型盒形件为例,基于毛坯展开和产品成形性分析软件———BEW软件,利用UG NX8.5建立了实体模型,分析了该矩形盒形件的毛坯展开和拉深成形性能,保证了毛坯形状尺寸和零件精度要求,达到了盒形零件的工艺要求。     

数值模拟技术在拉深模具设计中的应用

分析了盒形件拉深成形工艺特点,建立了盒形件拉深成形的三维有限元模型,并对其进行了冲压数值模拟。针对盒形零件拉深成形实例,应用数值模拟方法辅助模具设计以及进行了拉深工艺的改进。研究结果表明,应用数值模拟技术能有效减少拉深模具设计计算量,从而提高模具设计效率。     

盒形件充液拉深成形工艺优化及试验研究

本文主要研究充液拉深成形技术在复杂异形长法兰类盒形件成形过程中的应用,首先对该类零件的材料进行了力学性能和成形性能测试分析,获取材料的成形极限,确定了充液拉深成形方案;建立了盒形件的有限元仿真模型,模拟了盒形件在充液拉深成形过程中材料的壁厚变化情况,通过成形缺陷分析对关键工艺参数低压充液时间TLP、整形时间TIP、最大压边力Fmax、液体流速Vel％,最大成形力Pmax及时效时间Tw等进行了重新设计,并通过数值模拟和试验验证相结合的方法优化了工艺参数;最终,完成了盒形件充液拉深成形流程再造,确定出最优的工艺参数,并成功实现盒形件的充液拉深成形,使其制造效率和产品质量大幅提升,为低塑性、难变形材料盒形件的批量制造奠定了工艺基础.     

盒形件拉深角部变形区的应力解析

盒形件拉深主要变形区集中在盒形件角部的法兰和凹模圆角部位。根据盒形件拉深的特点，假设盒形件圆角区剪应力零线与圆筒形拉深件的变形规律相同，通过理论推导得到了盒形件角部变形区法兰和凹模圆角处的应力解析表达式，为定量研究盒形件拉深成形提供了理论依据。     

分区压边拉深工艺改善矩盒形件成形研究

板料拉深过程中成形性能的优化是最重要的问题之一。通过有限元分析软件DYNAFORM对矩盒形件拉深成形过程进行模拟,研究了盒形件在整体压边圈恒压边力、分块压边圈恒压边力以及分块压边圈变压边力情况下的成形性能。模拟分析结果表明,分块压边下存在最优压边力分布,对每一分区加载随凸模位置变化的压边力类V型曲线,能最大程度的提高矩盒形件的拉深成形性能,为实现矩盒形件拉深过程的最优化提供思路,并在实践生产中指导复杂工件的工艺优化,最终改进工件的成形性能。     

高盒形件多道次变薄拉深工艺机理研究及数值模拟模型确立

盒形件有限元模拟通常采用壳单元进行建模,由于薄壳单元在计算中忽略了厚向应力,因此在多道次拉深成形及变薄拉深成形工况下的适用性存在质疑。以3003H14高盒形件多道次变薄拉深为研究对象,利用Dynaform并结合LS-DYNA有限元软件进行数值模拟,对比壳体单元与实体单元的模拟计算数据,通过分析外观模拟结果和Levy-Mises增量理论中瞬时本构关系系数的模拟数据,得到单元类型对薄板多道次变薄拉深成形模拟计算精度的影响规律。利用实际工程中的毛坯尺寸样本数据对建立的盒形件拉深毛坯尺寸计算程序进行训练,从而实现了盒形件拉深工艺毛坯尺寸预测软件的开发。此外,在明确建模方法后,结合实体单元有限元模拟结果研究板料在变薄拉深过程中材料的减薄与增厚的机理,揭示了材料流动规律。研究表明:实体单元模拟计算结果与实际更接近。若以坯料单元在工序前后的理论变形厚度的百分比差值作为变形程度衡量指标,当变形程度为0~11.1%时,两种单元计算差异为0.5%~27.8%;当变形程度为24.2%~34.9%时,两者计算差异为44.4%~79.3%。经多道次变薄拉深后,金属材料增厚区域多发生在凸缘及长边与短边交界处的圆角上;在模具的限制作用下,减薄区域多发生在底部圆角,长边与短边区域都有一定减薄;除工序1外,其他各个工序长边侧直壁平均厚度比工艺设计的理想值大1.00%~2.02%,短边侧直壁平均厚度比工艺设计的理想值小0.86%~12.90%。     

斜壁矩形盒件多点拉深成形的数值模拟

通过对斜壁矩形盒件多点拉深成形的有限元数值模拟,分析了成形过程中起皱与拉裂缺陷的产生,研究了四种不同压边力加载曲线即恒压边力、↘形压边力曲线、V形压边力曲线、■形压边力曲线对成形结果的影响。结果表明:斜壁矩形盒件在整个多点拉深成形过程中,在宽度方向的侧壁底部极易发生破裂缺陷,在法兰直边对称轴处起皱最严重;不同的压边力曲线对斜壁矩形盒件多点拉深最终成形结果的影响很大,其中■形状的压边力加载曲线最有利于斜壁矩形盒件的多点拉深成形。     

薄壁盒形件法兰区起皱影响因素的有限元模拟研究

金属薄壁盒形件在拉深成形过程中,由于模具结构和工艺条件的影响,成形过程中法兰区常发生起皱现象,在生产实践中消除这些问题能够显著降低生产成本和提高产品质量。以NUMISHEET’93国际会议的标准考题之一薄壁方盒形件为例,使用有限元软件ABAQUS模拟研究了模具圆角、润滑条件、压边力,以及板坯形状等因素对法兰区起皱的影响规律,得到了一些改善方盒形件成形质量的工艺措施。     

The effect of a multistep deep-drawing process with circular and rectangular shapes on the deformation of AZ31 magnesium sheets

This study has mostly focused on the forming limit, microstructural change, and anisotropy that arise from rectangular and circular deep drawing of magnesium sheets. Moreover, this study predicts the change in the material thickness and the forming depth at the first forming process that produces the rectangular cup by the deep drawing of the rectangular blank. Further, by using the rectangular cup that is formed by the first forming process, when the circular and square cups in the rectangular cup are simultaneously manufactured in the so-called second forming process, the effect of the clearance between the die and punch on the change in the product thickness according to forming depth associated with microstructural analysis is investigated. The forming temperature is optimized to maximize formability. The results obtained in this study are utilized as data for predicting the die clearance and the change in the thickness.     

矩形拉深件材料流动变形规律的有限元分析

用有限元模拟矩形盒拉深成形过程并剖析拉深中材料流动变形规律。选用更接近拉深过程本质的动力显式算法和效率更高的壳单元来模拟非回转对称体的成形过程。实验验证了矩形盒成形有限元模拟结果的可靠性。     

矩形盒分块变压料力拉深的有限元分析

作为薄板非回转对称拉深成形系统研究的一部分,针对矩形盒拉深中压料力对成形性和成形极限的影响进行相应的实验和有限元模拟分析。研究表明,矩形盒分块变压料力拉深有助于提高拉深成形性和成形极限。但如何对压料板正确分块、分块衔接方式以及实现变压料力实时控制还需要做大量深入的基础研究工作。     

Friction measurements of a square box deep‐drawing process

The role of the lubricant during square box forming has been studied with a drawing lubricant performance assessment simulation system. Probes and sensors set up in different parts of the die are used to obtain the friction coefficient directly during drawing. The main finding is the validation of the relationship of the friction coefficients at the box corner, at the box side, and at the box side furthest away from the punch position. Also, a mathematical model has been set up. This model can be used to study the use of lubricant during large‐scale blank forming or to provide a new way to determine the friction boundary conditions in computer simulations.     

非规则曲面件的多夹钳式柔性拉伸成形研究

应用多夹钳式拉形机具有高柔性化的特点,根据目标件确定毛坯形状,夹钳依据毛坯形状对其进行夹持,尝试柔性拉形中的非矩形毛坯夹持。针对某一非规则曲面件,分别建立矩形毛坯和梯形毛坯的拉形有限元模型,并进行拉形数值模拟,对比分析两种形状毛坯对成形结果的影响。模拟结果表明,梯形毛坯拉形件比矩形毛坯拉形件的应力、应变数值减小且分布均匀;减薄率更小。梯形毛坯更能够节省材料,提高材料利用率。在多夹钳式拉形机上对矩形毛坯和梯形毛坯进行拉形试验,验证模拟结果的正确性。通过数值模拟和拉形试验充分证明了多夹钳式拉形机能够对非矩形毛坯件夹持的可行性,拉形效果更好,可以为其他非规则曲面件拉形提供参考和借鉴,使拉形工艺在工业应用的领域得到进一步拓展,为新型拉形机的设计与开发奠定了基础。     

非回转对称拉深成形中压料面上摩擦的研究

在大量拉深试验的基础上,结合法兰、矩形盒底部产生的应力应变状态以及载荷的变化情况,分析了相对凸模半径较大的薄板非回转对称成形过程中,压料力对拉深载荷以致断裂载荷所产生的复杂影响。指出法兰曲边部的滑动摩擦因数对于成形过程中的压料力相当敏感,并且对法兰部和断裂危险部材料的应力应变状态产生直接影响。特别是在面压较高的成形后期,由于法兰部润滑效果恶化,导致拉深载荷增大、成形极限降低。     

圆锥形凹模径向分块压边拉深工艺实验研究

采用圆锥形凹模拉深工艺可以提高成形极限,但需要用压边圈将板坯先压成与凹模面吻合的形状,当变形程度较大时,板坯很容易起皱。为了克服这一缺点,提出了将圆锥形凹模与径向分块压边方法结合的工艺,该工艺可有效改善压边圈与板坯的约束状态,从而达到抑制起皱的目的。对圆筒形件的拉深成形,采用了刚柔复合的径向分块压边圈结构,设计了圆锥形凹模径向分块多压边圈拉深模,取不同凹模半锥角的圆锥形凹模进行了圆筒形件的拉深成形实验。实验表明,新的压边方法能有效克服初始成形过程的起皱,可与锥度较小的凹模一起使用。采用凹模半锥角为45°的凹模,得到AA5754、AA6061和08Al三种板材的极限拉深系数分别为0.410、0.431、0.373,显著提高了成形极限。对圆锥形凹模的拉深成形,给出了理论计算成形极限的方法,理论与实验结果非常接近。     

St14钢板冲压成形摩擦特性研究

分析了拉深加工过程中的摩擦问题,介绍了国内外金属板料深摩擦研究现状。指出探针法相对真实地反映拉深过程中法兰处的摩擦规律,使用该探针法测试系统研究了St14钢材在成形方盒件过程中的摩擦特性,分析结果表明了该系统的合理性和实用性。     

A formability index for the deep drawing of stainless steel rectangular cups

The effects of process parameters on the formability of the deep drawing of rectangular cups made of SUS304 stainless steel were investigated by both the finite element analysis method and the experimental approach. A statistical analysis was employed to construct an orthogonal chart which reflects the effects of the process parameters and their interactions on the formability of rectangular cup drawing. The material properties and the forming limit diagram (FLD) of SUS304 stainless steel were obtained from the experiments conducted in the present study and were employed by the finite element simulations. In the finite element analysis, the strain path that led to fracture in the drawing process was examined and the failure modes caused by different process parameters were also identified. With the help of statistical analysis, a formability index for the deep drawing of SUS304 stainless steel rectangular cups was constructed and the critical value of the formability index was determined from the finite element simulation results. The actual drawing processes of rectangular cups were also performed in the present study. The validity of the finite element simulations and the formability index were confirmed by the good agreement between the simulation results and the experimental data. The formability index proposed in the present study provides a convenient design rule for the deep drawing of SUS304 stainless steel rectangular cups.