基于正交试验的涡轮壳成形工艺参数的优化

以涡轮壳作为研究对象,利用Simufact Forming软件对涡轮壳的成形回弹进行有限元仿真。以模具弯曲半径、模具间隙以及冲压速度作为影响因素,将板料的回弹量作为优化目标,借助正交试验法设计了4因素3水平仿真试验。通过仿真实验得到了各因素对板料成形回弹量影响的顺序分别为:模具间隙、模具弯曲半径、冲压速度;涡轮壳冲压成形的最优工艺参数组合方案为:模具间隙为1.0t、模具弯曲半径为55.2 mm、冲压速度为15 mm·s~(-1);最优方案下的回弹量仿真值为0.436 mm。随后,利用冲压模具对优化方案进行试验验证,结果显示,回弹量的试验值为0.494 mm,仿真值与试验值之间的误差为13.3%,验证了有限元仿真的正确性。     

弯曲工位模具的虚拟仿真设计的研究

在板料冲压弯曲成形中,由于工件形状比较复杂,且成形过程受材料性能、冲压力和速度等诸多因素的影响,在模具设计时难以计算其回弹量.本文借助ANSYS/LS-DYNA模块,对成形过程进行了显式动力学分析,模拟了其冲压成形过程,计算和仿真了冲压成形过程中的应力和变形状态;在此基础上进行了隐式静力学分析,模拟了其回弹过程,计算和预测了卸载后的回弹量,为精确设计冲压弯曲模具做了有意义的探索.     

工艺参数与模具参数对大型厚板弯曲件弯曲角度的影响

以8 mm厚Q345板料的弯曲为对象,研究工艺参数与模具参数的变化对板料弯曲成形性能及最终弯曲角的影响。建立厚板弯曲成形有限元仿真计算模型,确定适合板料弯曲成形的有限元数值模拟参数并分析板料弯曲过程中的应力情况以及回弹后的残留应力分布。通过正交试验,对比分析各参数对板料弯曲结果的影响,确定了对板料弯曲中弯曲角度的因素影响由强到弱为上模圆弧半径、上模下压量、下模圆角半径、下模开口。     

基于Dynaform的波形片成形回弹研究

以某离合器波形片为研究对象,利用Dynaform有限元软件对波形片的成形回弹进行数值模拟,分析了波形片回弹前与回弹后的应力分布,研究了模具间隙及板料厚度对波形片回弹后成形高度的影响。模拟分析表明,波形片弯曲成形的圆角处变形比较剧烈,其应力值较其他区域值更大,且回弹后应力值的减小使得板料发生回弹,而回弹使得波形片成形高度降低,从而影响离合器从动盘总成的弹性;波形片的成形高度随着模具间隙的增大而减小,而随着板料厚度的增加而增大。试验结果表明,当板料厚度分别为0.6和0.8mm时,试验值与模拟值的误差变化范围分别为5.44%~7.54%和4.52%~5.93%,模拟结果与试验结果取得较好的吻合性。     

离合器传动带成形回弹的研究

利用Dynaform有限元软件对某离合器盖总成传动带的成形回弹过程进行数值模拟,分析了传动带回弹前与回弹后的应力分布,传动带回弹前与回弹后圆角处的最大应力值分别为871.805和339.947 MPa,应力值的减小使得板料发生回弹。研究了弯曲角度、板料厚度及模具间隙对传动带成形高度的影响。结果表明:传动带的成形高度随着弯曲角度及模具间隙的增大而逐渐增加,而随着板料厚度的增加呈现逐渐减小的趋势。此外,设计传动带成形模进行实验验证,成形高度的实验值与模拟值的误差为7.55%~9.18%,吻合性较好。其中模具间隙为1.1t时,成形高度的实验值为4.98 mm,符合产品的设计要求4.9~5.45 mm,且实验值与模拟值的误差为8.84%。     

车用铝合金板材回弹规律研究

在车用铝合金材料的成形加工过程中,回弹是主要的成形缺陷之一并且较难控制。本文对车用6061铝合金板材进行了室温拉伸试验获得其应力-应变曲线并建立改进的Johnson-Cook本构模型。该模型被应用于V形弯曲试验的有限元仿真中,研究不同各向异性屈服准则对板料回弹预测精度的影响,仿真结果表明应用YLD2000-2d屈服准则时其预测精度较高,同时也验证了该模型用于回弹分析的有效性。进一步探究不同因素如变形程度,冲压速度,摩擦条件,压边力等对铝合金板材回弹行为的影响规律,并应用于铝合金发罩内板的冲压成形过程,能够有效减小工件的回弹。     

基于正交试验的高强钢板热冲压成形影响因素研究

高强钢板热冲压成形工艺参数是影响成形零件质量的关键因素.建立了U形件的热冲压有限元模型,采用热力耦合数值模拟得到了热冲压过程中板料的温度、厚度及应力的分布规律.并在此基础上,利用正交试验,研究了热冲压过程中板料初始温度、模具初始温度、冲压速度、压边力4个工艺参数对U形件成形后的最低温度和最大应力的影响程度.结果表明,板料初始温度的影响最大,随着板料初始温度的下降,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值大幅度上升;模具初始温度的变化对U形件成形后的最低温度和最大应力值的变化影响最小;冲压速度的影响较大,随着冲压速度的减小,U形件成形后的最低温度下降,最大应力值上升;压边力的变化不影响板料与模具之间的传热,随着压边力的减小,U形件成形后的最低温度和最大应力值相应减小且变化范围较小.     

基于补偿因子的复杂型面零件冲压回弹控制研究与应用(第Ⅰ部分:理论)

板料冲压回弹是塑性加工的一大难题,目前对回弹的预测以数值仿真为主,回弹量通常只能进行定性分析。为获得冲压模具修模时的回弹量,首先进行冲压回弹补偿因子的理论分析,然后建立补偿因子的计算模型,最后得到补偿因子的大小。计算模型建立在弹塑性弯曲的二次回弹基础上,补偿因子以板料弯曲半径、回弹半径及修模后的弯曲半径为研究目标,计算回弹修模量的大小,补偿因子包含弯曲半径、板料厚度、屈服强度与弹性模量比、弯曲角度等参数。通过计算得出补偿因子与各参数间的数值关系,分析各参数对补偿因子的影响,揭示补偿因子的变化规律,预测回弹值的大小。结果表明,补偿因子能为模具的模面修正提供理论依据,是一种提高修模效率的回弹控制方法。     

基于小波神经网络和粒子群算法的铝合金板冲压回弹工艺参数优化

针对铝合金复杂件冲压后出现的较大回弹缺陷,同时为减少冲压成形工艺参数的优化时间,使用有限元仿真软件DYNAFORM对冲压成形及回弹过程进行数值模拟,在确保数值模拟与试验结果基本一致的基础上,利用代理模型对回弹进行了优化研究。以NUMISHEET'96 S梁为研究对象,凸模圆角半径、凹模圆角半径、压边力、板料厚度作为影响因素,成形后最大回弹值作为成形目标,运用拉丁超立方抽样,通过数值仿真获得样本数据,建立影响因素与成形目标之间的小波神经网络代理模型,利用粒子群算法对该模型迭代寻优获得最优工艺参数。结果表明:小波神经网络能较好地描述板料工艺参数与回弹之间的映射关系,优化后成形件的回弹量大大减小。     

6014铝合金U形件弯曲回弹

为了控制并减小6014铝合金U形件冲压过程中的回弹现象、提高成形件的强度和力学性能,对6014铝合金试样进行了弯曲实验,对弯曲后的试样进行时效处理并对其进行分析。弯曲实验研究了板料初始温度、模具工作温度、压边力、弯曲后保压时间4个工艺参数对回弹的影响。实验结果表明,影响回弹的主要因素是成形过程中的板料初始温度和模具工作温度,温度越高,回弹越小。通过逐步回归分析得到回弹量θ和板料初始温度T_1、模具工作温度T_2的关系为θ=5.52206-0.00832T_1-0.00231T_2。分析发现,热冲压成形试样与常温成形试样的硬度相差不大,均与原始板材T4态相近。经过时效处理后,热冲压与常温成形试样的硬度均有提高,但前者的提高幅度更大,经过热冲压-时效处理的成形件的强度更高。热冲压-时效后的成形件的力学性能相比于T4态板材稍有降低。     

汽车纵梁冲压成形数值模拟及试验验证

利用有限元模拟软件Autoform对汽车纵梁进行成形性分析,拟定落料→弯曲→切边、侧冲孔→翻边、上翻边→侧整形→切边、冲孔、侧切边、侧冲孔的工艺路线,并对回弹趋势进行预测。分析表明:当压边力增大到1500 kN时,纵梁尾部回弹减少到1.75 mm,即通过增加压边力可提高零件塑性变形的程度从而减少回弹。经过实际验证,数值模拟结果对起皱等缺陷的位置和大小预测较为准确;数值模拟可对回弹进行定性预测,利用其结果进行修正后反复模拟,可将回弹量由首次预测的13 mm缩减到最终的2 mm,再通过测量实际零件的回弹量并结合数值模拟结果进行补偿和修正,可进一步提高零件尺寸精度。     

变压边力下高强度钢板的回弹研究

回弹是影响板料成形精度的缺陷之一,特别是对高强度钢板控制回弹是板料成形中研究的重要课题。通过对高强度钢板的回弹仿真,证明合适的变压边力能够减小成形后的回弹,并通过实验验证了这一结论的正确性。     

Numerical and Experimental Investigation into Hot Forming of Ultra High Strength Steel Sheet

Hot forming of ultra high strength steel (UHSS) sheet metal grade 22MnB5 boron for channel components using water cooling is studied on a laboratory scale. After hot forming, the different microstructures such as martensite, bainite, and pearlite in formed component are produced, which are closely related with mechanical properties of formed component. The effect of forming start temperature and the contact state between blank and die on the microstructure evolution is investigated. In addition, the effect of processing parameters, such as forming start temperature and blank holder force (BHF), on the final quality of component, i.e., springback, that happens after hot forming of UHSS is investigated. It can be concluded that the forming start temperature has a significant effect on the final mechanical properties of formed components. The effect of forming start temperature on springback is examined in detail under a wide range of operating conditions. The higher the BHF and the forming start temperature, the lower is the springback after hot forming. Furthermore, thermo-mechanically coupled finite element analysis model encompassing heating of sheet blank, forming and quenching are developed for hot forming process. The stress distributions on sheet blank under different conditions during hot forming are compared to gain a fundamental understanding of the mechanism of springback. Comparisons show that numerical simulation results have good agreement with experimental results.     

DP980高强钢U形弯曲实验与数值模拟

为了评估DP980高强钢材料的成形与回弹特性,通过加载-卸载实验与单向拉伸-压缩循环加载实验,获得了考虑包申格效应的吉田-上森硬化模型参数,并对DP980高强钢的U形弯曲实验进行了研究。实验结果表明,DP980高强钢U形件在凹模圆角处易开裂,在成形过程中需减小压边力并增大凹模圆角。由于材料的回弹量与施加的压边力有关,可通过增大压边力来减小U形件的回弹,但压边力过大又可能导致开裂,因此,需合理选择压边力。同时,对U形件成形后的回弹进行仿真分析,仿真中分别采用等向硬化模型与吉田-上森硬化模型,通过将实验数据与模拟的回弹结果进行对比分析发现,采用吉田-上森硬化模型的仿真结果与实验结果吻合良好,证明了吉田-上森硬化模型模拟回弹的准确度较高,可以应用于回弹仿真中。     

螺杆钻具双等壁厚金属定子外高压成形方法研究

为了解决页岩气开采用螺杆钻具双等壁厚定子内螺旋曲面难加工的问题,建立双等壁厚定子的外高压成形数值模拟模型,研究管坯几何尺寸、液压力大小和回弹对定子成形质量的影响规律,通过实验和三维测量验证了数值模拟模型的准确性。结果表明：管坯几何尺寸与壁厚、等效塑性应变、位移、残余应力和间隙值成正比;成形液压力达到150 MPa及以上对等效塑性应变、壁厚几乎没有影响;定子胀型区域的回弹量大于过渡区域和接触区域;当成形液压力为210 MPa,管坯内径为88 mm,定子成形质量最优。     

基于动态显式算法的薄板冲压成形回弹量工程估算研究

采用动态显式算法仿真了LDH (LimitingDomeHeight)实验的成形与回弹过程 ,确定了冲压后薄板回弹量与压边力、材料特性和冲压高度之间的关系曲线 ,分析了脱模前成形件内的能量和等效应力 ,以及脱模后由于成形件发生回弹导致的薄板内能量和等效应力的变化情况。计算结果表明 ,纯显式算法对于回弹量的计算是可以保证一定精度的。     

等效拉延筋模型对回弹预测的影响

等效拉延筋模型是影响回弹预测结果的一个重要因素。结合拉延筋试验、拉延筋试验的仿真以及拉深的仿真,研究了等效拉延筋模型对回弹预测结果的影响。结果显示,板料经过拉延筋后,出现材料硬化、变薄,并且有因横截面应力形成的力矩;仿真中采用等效拉延筋模型时,对板料经过拉延筋后出现的这些现象都不能准确地模拟。板料的硬化、在板料横截面的力矩,对工件的回弹预测结果影响显著。板料的横截面力矩的准确描述,对回弹预测的精度尤其重要。为了提高回弹的预测精度,有必要提出修正的等效拉延筋模型。     

基于变压边力技术的微车大梁回弹研究和控制

回弹是微车大梁冲压成形过程中的主要质量缺陷之一,直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状.为了有效地控制回弹,基于变压边力技术对某型微车右后大梁的冲压过程进行了设计和仿真,并对仿真结果进行了分析.结果表明,压边力变化的范围越大,零件的回弹量越小.最后,提出了一种可应用于工程实践的变压边力优化方法,并在微车右后大梁的回弹控制上进行了应用,起到了很好的效果,使右后大梁最大开口回弹角由之前的8°减小到了2°.     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。     

板料成形回弹模拟

本文阐述了板料成形数值模拟中回弹问题的研究历史和发展现状, 总结了回弹模拟的算法, 从成形过程模拟和回弹计算两方面系统分析了影响回弹模拟准确性和收敛性的主要因素及改进方向, 并进一步讨论了模具设计中回弹的补偿算法。