铝合金板材热成形-淬火一体化工艺研究进展

为解决铝合金室温塑性差和成形后热处理变形的问题,发展起来了一种铝合金板材热成形-淬火一体化新工艺。该工艺是将热处理和热成形在同一工步完成,即固溶后板材快速转移到模具中成形,然后完成模内淬火,最后通过时效来提高其强度。高温成形可提高板材成形性能,模内淬火能够保证其强度和尺寸精度。重点介绍了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺关键技术及最新研究进展,总结了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺实验研究和数值模拟的研究现状。     

金属板材成形的静力隐式有限元分析与程序设计

阐述了用于板材成形过程静力隐式数值模拟的弹塑性大变形有限元方法,基于给出的方法编制了板材成形过程数值模拟软件,并对矩形板的液压胀形进行了有限元分析,计算结果与典型的实验结果吻合很好.对球形模具拉伸成形过程进行了数值模拟,给出了计算结果.     

板材激光弯曲成形数值模拟的研究现状及展望

板材的激光弯曲成形是一种利用高能激光束扫描金属板材表面产生非均匀分布的热应力,从而使板材发生塑性变形的金属板材柔性成形新工艺.数值模拟已逐渐成为板材激光弯曲成形研究中的热点内容.综述了近年来国内外对激光弯曲成形过程的温度场及变形场进行数值模拟的研究现状,并对其应用范围和发展前景作了展望.     

可移动凹模对板材液压成形影响的研究

为了研究可移动凹模对板材液压成形的影响,进行了有无可移动凹模与不同可移动凹模加载方式(方式1与方式2)的板材液压成形试验.研究结果表明:比较有无可移动凹模对板材液压成形厚度分布的影响,在有可移动凹模时,成形零件厚度分布比较均匀,这种技术有利于提高板材的成形极限;没有可移动凹模,板材难于成形,尤其对于复杂零件;可移动凹模加载方式2比加载方式1更有利于板材厚度的均匀分布.     

板材成形无网格法模拟中的关键技术处理

针对有限元法费时的网格划分/网格重划问题,提出采用无网格法模拟板材成形.采用约束型再生核子法描述板材成形力学方程,仅用一层节点离散板材,同时对形函数进行改造,所得动可容形函数具有插值性,避免了大变形所导致的不稳定形函数及频繁构造形函数,提出了稀疏矩阵数据结构加快接触搜索方法.基于上述措施建立了板材冲压成形无网格数值模拟...     

快速模具技术在304板材液压成形中的应用

先进快速制模技术是近年来模具制造业中十分活跃的领域之一,尤其在汽车车身试制行业,正得到越来越多的关注.主要针对与美国GM公司合作的快速模具与板材液压成形相结合的柔性成形项目进行了相应的试验研究,利用电弧喷涂Zn合金,并加以树脂做背衬的快速模具,尝试了软凸模液压成形直边带有较为复杂曲底面的浅杯形件的工艺研究,并对成形过程利用Dyna-form软件包进行了有限元模拟分析.研究表明,使用快速制模技术和液压成形技术成形304板材复杂浅杯形件,其成品具有较高的精度,且成形条件不复杂,可以推广.     

工艺参数对多点复合渐进成形厚度减薄的影响

为提高成形质量、预防破裂等缺陷,在金属板材多点复合渐进成形的基础上,通过建立三维有限元模型,对不同工艺参数成形方锥台制件进行了数值模拟和分析,探讨了制件成形过程中厚度分布和变化情况及不同工艺参数对厚度减薄率的影响.数值模拟结果表明,制件成形区对角线上的厚度减薄相比中线上的更严重,工具头直径和板材初始厚度越小、成形角和进给量越大,制件所能达到的最大厚度减薄率越大,制件越易破裂.多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果与实验相吻合.     

半球形件粘性介质压力成形的数值模拟研究

粘性压力成形技术是金属板材成形领域里新近出现的一种先进的加工工艺.对双面施放粘性介质的板材胀形进行了模拟研究,在双面施放介质的板材粘性介质胀形时,排放孔位置分布对毛坯成形过程有明显的影响.排放孔位置分布的不同造成模腔内介质的速度场不同,进而导致板材不同部位的流动速度的方向大小发生变化,最终使成形件的厚度分布不同.     

粉末注射成形充模流动模拟研究现状与展望

综述了目前用于粉末注射成形充模流动模拟所采用的理论模型及其应用研究现状,并对各自的优缺点进行了分析.介绍了粉末注射成形充模流动模拟所采用的数值计算方法,展望了该技术的发展趋势和方向.     

2024 铝合金难成形高锥盒形件充液成形数值模拟

目的解决锥盒形件传统拉深成形十分困难,废品率高,成形质量差的问题。方法介绍了充液成形工艺的2种方式,即主动式充液成形和被动式充液成形,并利用有限元软件Dynaform对各充液成形方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,明确了2种充液成形方式的优缺点,提出了被动式-主动式充液成形方案,并进行了数值模拟验证;合理的预成形凸模圆角大小是A侧长边底部圆角R=40 mm,B侧长边底部圆角R=30 mm,其他底部圆角R=15 mm。结论充液成形技术与传统拉深相比,具有一定的优势;被动式-主动式充液成形方案数值模拟结果良好;预成形形状对终成形有很大的影响,改变预成形凸模圆角可控制各侧补料量。     

VPF用粘性介质粘弹塑性本构模型及参数确定

为确定粘性介质压力成形所采用的粘性传力介质的材料模型及其参数,对粘性介质剪切蠕变-回复实验结果进行分析,提出采用粘弹塑性材料模型描述粘性介质变形行为.将粘性介质的总变形分解为弹性分量、粘弹性分量和粘塑性分量,对实验结果进行拟合分析,分别确定了粘性介质变形的各个应变分量与应力之间的关系,最终建立了所选用的粘性介质粘弹塑性模型,为数值模拟粘性介质变形行为提供了依据.     

基于随动支撑的板料渐进成形数值模拟

目的 提出了基于随动支撑的板料渐进成形方法,研究基于随动支撑的渐进成形在刀具与随动板之间距离不同时成形精度、厚度、轴向力、等效应变和等效应力的变化情况。方法 通过对厚度为1 mm的6061铝合金板料分别进行普通渐进成形数值模拟、刀具与随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的随动支撑渐进成形数值模拟,分析了板料在成形过程中成形精度、厚度、轴向力和等效应变的变化情况,并将普通渐进成形数值模拟的结果与刀具和随动支撑板距离为1 mm和0.8 mm的基于随动支撑渐进成形数值模拟结果进行对比分析。结果 与普通渐进成形相比,随动支撑渐进成形能够提升成形精度,但当刀具与随动板之间的距离较小时,成形精度较差;随动支撑渐进成形板料侧壁厚度更薄,轴向力的数值及波动范围都更大,且随着刀具与随动支撑板之间距离的减小而增大。此外,当刀具与随动支撑板之间的距离为0.8 mm时,随动支撑渐进成形板料的等效应变会明显增大。结论 基于随动支撑的板料渐进成形在一定程度上可以提高板料成形精度。     

Formability and numerical simulation of AZ31B magnesium alloy sheet in warm stamping process

The potential process for mass production of magnesium alloy components in vehicles—warm stamping process was investigated systematically in the present study. For analyzing the forming process, an accurate numerical model describing the unique characteristics of magnesium alloy sheets under warm forming is very essential. Aiming at this, hardening/softening model for 1.5 mm thickness AZ31B magnesium alloy sheet were firstly constructed based on uniaxial tensile tests. Secondly, semispherical drawing was carried out under the selected temperature to generate experimental forming limit curve (FLC) for AZ31B sheet. Then, friction coefficient was identified using a high-temperature tribo-tester. Finally, numerical simulation was implemented and formability of AZ31B sheet warm forming was verified with experiment. The result shows that the formability, thickness distribution and equivalent strain distribution in simulation agreed well with the actual specimens, which thus provided a good data base for describing the unique characteristics of magnesium alloy sheets under warm forming.     

薄板类件多点成形过程的数值模拟

以希尔关于弹塑性材料唯一性的充分性条件为理论基础,采用虚功率增率型原理,建立了多点成形的有限元模型,探讨了板材厚度、材质及弹性介质等因素对成形结果的影响,通过数值模拟找出参数合适的弹性介质,并对薄板类件的多点成形过程进行了实验验证.研究表明,通过使用参数合适的弹性介质,可以有效抑制压痕现象的产生,并能保证工件的成形精度;实验验证表明对马鞍形件多点成形过程中压痕现象的模拟是合理的.     

电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用

钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径.从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况,并结合笔者的研究经历对钛合金电磁成形中存在的问题进行了简要分析.在此基础上,着重综述了电磁成形技术下材料的成形性能与变形机理,进而综述了钛合金电磁胀形、电磁翻边工艺研究进展,并介绍了钛合金电磁成形多物理场耦合仿真技术,最后对未来钛合金板材电磁成形技术的发展进行了展望.电磁成形技术可以提高钛合金板材的成形性能;厚度接近集肤深度的高导电性低强度板材是优质的驱动片.为了进一步促进电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用,需要开发更高强度的磁体线圈以及更优的驱动方式.     

铝合金双曲率薄壁件电磁渐进辅助拉伸成形工艺方案设计与开发

目的 针对铝合金双曲率薄壁件传统拉伸成形工艺成形均匀性差的问题,提出一种采用电磁渐进辅助拉伸成形的高精度成形工艺。方法 设计电磁渐进辅助拉伸成形工艺方案,基于有限元仿真软件LS-DYNA R13.0,建立拉伸成形和电磁成形有限元模型。通过数值仿真研究线圈移动路径和放电电压组合对成形质量的影响以及薄壁件的整体贴模成形过程和等效塑性应变。结果 与单程放电相比,双程放电能够大幅度提高板材变形均匀性。与以中间值电压连续放电以及先大电压后小电压的放电电压组合相比,在先小电压后大电压的放电电压组合下,板材的成形质量更高。选择线圈双程顺序移动路径和7 kV-10 kV放电电压组合,通过10次拉伸和9层54次放电,得到了减薄率仅为3%的贴模性良好的双曲率薄壁件。变形量基本呈现随着放电层数的增加而不断降低的趋势。电磁放电仅扩展更大的塑性应变区域,不改变已贴模区板材的塑性应变值。结论 与拉伸成形相比,电磁渐进辅助拉伸成形工艺有效提高了板材的塑性变形程度并极大控制了回弹的发生。     

板料渐进成形数值模拟与实验研究

为提高渐进成形的成形效率和成形质量,了解板料渐进成形的变形规律及工艺参数对成形的影响,采用有限元方法对板料渐进成形过程进行了数值模拟研究,分析了斜壁盒形件渐进成形过程应力分布和厚度变化趋势,通过对不同进给量和不同成形路径进行数值模拟,分析了工艺参数对成形的影响.结果表明,斜壁盒形件最大应力和最大厚度减薄发生在底面拐角处;成形过程中工具头运动轨迹应尽量采用走螺旋线的方式,可以提高成形件的成形能力和成形质量.渐进成形实验表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合.     

Finite element modelling and experimental investigation of single point incremental forming process of aluminum sheets: influence of process parameters on punch force monitoring and on mechanical and geometrical quality of parts

New trends in sheet metal forming are rapidly developing and several new forming processes have been proposed to accomplish the goals of flexibility and cost reduction. Among them, Incremental CNC sheet forming operations (ISF) are a relatively new sheet metal forming processes for small batch production and prototyping. In single point incremental forming (SPIF), the final shape of the component is obtained by the CNC relative movements of a simple and small punch which deform a clamped blank into the desired shape and which appear quite promising. No other dies are required than the ones used in any conventional sheet metal forming processes. As it is well known, the design of a mechanical component requires some decisions about the mechanical resistance and geometrical quality of the parts and the product has to be manufactured with a careful definition of the process set up. The use of computers in manufacturing has enabled the development of several new sheet metal forming processes, which are based upon older technologies. Although standard sheet metal forming processes are strongly controlled, new processes like single point incremental sheet forming can be improved. The SPIF concept allows to increase flexibility and to reduce set up costs. Such a process has a negative effect on the shape accuracy by initiating undesired rigid movement and sheet thinning. In the paper, the applicability of the numerical technique and the experimental test program to incremental forming of sheet metal is examined. Concerning the numerical simulation, a static implicit finite element code ABAQUS/Standard is used. These two techniques emphasize the necessity to control some process parameters to improve the final product quality. The reported approaches were mainly focused on the influence of four process parameters on the punch force trends generated in this forming process, the thickness and the equivalent plastic deformation distribution within the whole volume of the workpiece: the initial sheet thickness, the wall angle, the workpiece geometry and the nature of tool path contours controlled through CNC programming. The tool forces required to deform plastically the sheet around the contact area are discussed. The effect of the blank thickness and the tool path on the punch load and the deformation behaviour is also examined with respect to several tool paths. Furthermore, the force acting on the traveling tool is also evaluated. Similar to the sheet thickness, the effect of wall angle and part geometry on the load evolution, the distribution of calculated equivalent plastic strain and the variation of sheet thickness strain are also discussed. Experimental and numerical results obtained allow having a better knowledge of mechanical and geometrical responses from different parts manufactured by SPIF with the aim to improve their accuracy. It is also concluded that the numerical simulation might be exploited for optimization of the incremental forming process of sheet metal.     

板厚对08Al薄板单点渐进成形中成形极限的影响

目的 针对渐进成形中成形极限测量难的问题,提出一种新的评定成形极限方法.方法 选用08Al为实验材料,通过模拟和实验相结合的方法,研究不同板厚下成形极限角和减薄率的关系,提出利用成形极限角和最大减薄率2个参数组合的方法判断薄板的成形极限,并通过数控实验验证提出方法的准确性,分析板厚对单点渐进成形工艺成形极限的影响.结果...