锻压制件的三维全场尺寸与应变的快速检测技术

随着中国制造业的快速发展．汽车、飞机、船舶、军工等行业中大量采用大型锻压制件或;中压钣金工件,大小从几米到几十米．迫切需要适合生产现场使用、快速方便的三维外形尺寸检测方法。相对于大型工件的轮廓尺寸测量．变形和应变的检测难度更高,需求也更为迫切．与材料力学性能相关的变形和应变数据决定了大型工件的产品质量。     

薄壁锥形件旋压成型中应力、应变场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS10.0建立了薄壁锥形工件旋压成形的有限元模型,以显式动力学求解器LS-DYNA为基础模拟了其旋压成形过程,分析了工件成形过程中的变形和应力特点,研究了应力和应变等因素对工件成形质量的影响规律。结果表明:应力、应变图显示了成形过程中工件应变和应力的分布特点与规律,为解决工件旋压成形过程中的问题提供了依据;旋压数值模拟有助于发现旋压变形中存在的旋压成形中容易产生断裂、翻边、褶皱和失稳等缺陷问题及产生的原因;旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素;在旋压工艺中可以通过优化减薄率、转速和进给量等工艺参数有效控制锥形工件旋压成形质量;分析结果对于旋压模具的优化设计和旋压工艺参数合理选择提供了可靠的理论基础。     

板料变形三维数字散斑应变测量分析系统研究

针对板料变形中应变检测的常规方法和传统方法存在的不足,通过数字散斑相关方法、计算机双目视觉理论和材料力学理论分析了试件表面变形前后的散斑图像,来动态跟踪试件表面上几何点的运动并得到三维位移场,在此基础上计算得到试件的三维应变场.基于此原理开发了XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统.应用带孔铝质制件进行了单向拉伸实验.测量结果表明,该系统能较好的反映板料变形过程中的三维应变状态,较好的测量试件表面的三维轮廓,直观再现工件表面的变形场、应变场和成形极限图(FLD),对于需要测量的关键点可以实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变.该系统可以应用到不同的力学测量现场.     

转动工件表面应变的测量方法

通过对弹性固体表面微观形貌进行建模，证明切应变与法向应变间存在以泊松比为系数的线性关系。采用高精度激光表面粗糙度外差干涉仪对工件表面的法向应变进行测量，实现在线测量转动工件切应变的目的。     

板料成形三维全场应变摄影测量快速检测系统研究

针对目前板料成形过程中应变测量的实际问题,提出了一种新的测量方案,通过采用近景工业摄影测量与坐标网格分析法相结合的方法,可以高效地实现板料成形后表面全场应变的精确测量。基于以上方法设计并开发出了可以应用于实际的板料应变检测系统XJTUSM。通过对某些型号的钣金零件表面应变的测量,验证了本文方法的有效性。     

电磁场对电弧熔积快速成形温度场及残余应力的影响

为了研究在电孤熔积快速成形过程中附加电磁场之后成形工件表面温度场发生的改变,以及温度场变化对成形件造成的影响,使用红外热像仪对附加电磁场前后的电弧熔积成形过程进行了实时拍摄,并用X射线衍射测应力法对得到的成形件表面残余应力进行了测量.结果表明,附加磁场后,成形件表面温度场各温度区域尺寸扩大,熔积层表面所经历的最高温度升高,冷却速度减缓,成形件表面的纵向及横向残余应力均减小.     

基于立体视觉的坐标网格分析法

坐标网格分析法作为一种物理模拟技术 ,已在金属塑性成形的生产中被广泛应用 ,但传统的手工测量方法存在工作量大和精度低的缺点。该文针对板料成形中常用的三维圆形坐标网格系统 ,提出一种新的基于图像处理和立体视觉技术的网格应变自动测量分析方法 ,并开发了相应软件 ,成功地测绘出变形工件的应变等值线图和板料成形极限图。实验结果表明 ,该方法可以使板料应变的测量速度和精度均得到提高     

汽车车壳铝合金弧形件预制坯成形模拟研究

在考虑塑性变形和加工硬化机制的基础上,利用有限元模拟软件DEFORM对汽车车壳铝合金大型弧形工件成形过程进行数值模拟,并对成形过程中采用不同预制坯料的充填情况、应变均匀性以及成形载荷进行分析。结果表明,预制坯方案II的成形性能较好,可提高汽车车壳铝合金弧形件的充填率和应变均匀性,降低载荷。     

锥形件三维变薄旋压数值模拟

基于ANSYS建立了锥形件变薄旋压三维有限元模型,模拟获得了旋压过程中应力应变的分布规律,分析了偏离率、旋轮进给速度对成形过程的影响,解释了旋压工件出现的裂纹、起皮等缺陷的原因,并给出了一些相应的解决措施.模拟结果表明,正偏离时的第一主应力通常大于负偏离和零偏离,容易导致工件开裂;工件外表面处等效应变大于内表面,在旋轮进给速率过大时容易导致工件起皮.     

DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了双旋轮筒形件流动旋压成形有限元数值模拟模型,分析了DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程的应力应变分布规律,并研究了旋轮成形角、旋轮圆角半径、旋轮进给比和壁厚减薄率4个关键工艺参数对DP800钢筒形件流动旋压力的影响。结果表明:等效应力和等效应变的最大值出现在旋轮与坯料接触区,已成形区域的应力均匀;工件外表面的等效应变均大于工件内表面等效应变,并沿着厚度方向逐渐减小;各旋压分力大小顺序为:径向旋压力轴向旋压力切向旋压力;随着圆角半径、旋轮进给比、壁厚减薄率的增大,各向旋压分力和总旋压力都呈增大趋势;随着成形角的增大,轴向旋压力和切向旋压力呈增大趋势,但径向旋压力和总旋压力呈先减小后增大趋势。     

试验因素对波纹度影响的分析

汽车板冲压成形表面波纹度对零件涂装后的鲜映性有着重要的影响,而鲜映性直接反映汽车外观质量。为明确波纹度影响因素,测量准确可靠的试验数据,基于gom在线应变测量系统,通过BUP1000板材综合成形试验机对典型汽车外板进行马克杯冲压,分析了冲压后不同变形量、试样表面检测方向及试样冲压速度等因素对试样表面波纹度的影响。研究结果表明：随着冲压后试样表面变形量的提高,波纹度结果几乎呈线性增加。试样在0.5～3 mm/s的冲压速度下,表面波纹度变化无明显规律,因此冲压速度对表面波纹度影响不大。轧向与横向检测结果表明,纵向波纹度稍低于横向波纹度结果。     

磁轭复合阶梯冲模的设计

以冲压某大型发电机上的磁轭为例,针对企业现有设备吨位不足的情况,在对其冲压工艺、模具设计要点和制造工艺进行充分分析后,设计制作了一次性冲制的磁轭复合阶梯冲模,该设计采用阶梯加斜刃和复合模结构等形式,同时还提出了导柱的优化设计方法,解决了大型磁轭零件的冲压生产,为企业创造了良好的经济效益。     

主应变分析在成形零件边部开裂中的应用

介绍了冲压CAE中主应变分析在解决高强度钢板成形零件边部开裂问题的应用,探讨了采用主应变分析数值评判高强度钢板成形边部开裂的可行性,常规冲压CAE评判指标(变薄率等)不能作出准确评判。为解决该问题,结合材料延伸率,利用主应变分析数值评判高强度钢板成形零件边部开裂的风险,并在实际模具开发中进行了验证。     

Tooling-integrated sensing systems for stamping process monitoring

In-situ stamping process monitoring plays a critical role in enhancing productivity and ensuring part quality in sheet metal stamping. This paper investigates the realization of two sensing methods to create a tooling-integrated sensing system: mutual inductance-based displacement measurement for sheet draw-in, and distributed contact pressure measurement at the tool–workpiece interface. The two sensing systems are complementary in nature, and together, they significantly enhance the on-line observability of the stamping process. The performance of the draw-in sensor was evaluated using numerical simulations and experiments in a small-scale and a large-scale lab setup, and its effectiveness has been confirmed under the presence of wrinkled sheet. To study the spatial and temporal variations of the tool–workpiece contact pressure in a stamping operation, experiments were conducted on a customized panel stamping test-bed with an array of thin-film force sensors embedded below the die flange and die cavity. The force sensor data were then numerically interpolated to form the contact pressure distribution across the tool–workpiece interface, based on the thin plate spline (TPS) method. Comparison between the interpolated pressure obtained from the surface generation techniques and direct measurement using redundant sensors and a press mounted load cell confirms the validity of the new contact pressure sensing method. The integrated sensing technique provides insight into the stamping process by quantifying process variations and providing a reference base for process control to reduce product disparities. Additionally, new product and process designs can be created based on the quantified and referenced variations.     

基于Pro/E的冲压模具组件力学分析

通过实例介绍了应用Pro/E的Mechanica模块完成冲压模具组件力学分析的方法,对模具组件的分析结果作了必要的评价,并将组件分析的结果与单件分析的结果进行了比较,分析了造成结果误差的主要原因在于约束和连接的设置。例如:组件中各模板之间设置为接触界面而非单件分析时的平面约束;各模板的连接设置为螺钉连接、销钉约束而非单件分析时的固定约束等。这为更准确地预测模具组件的应力和应变提供了一种方便、高效的方法。     

硼钢板与模具间接触热阻实验研究及其在回弹仿真中的应用

接触热阻是影响热冲压过程中热能传导的一个重要因素,而零件不同区域的温差则直接影响热冲压的回弹,因此,获得准确的接触热阻数值对提高热冲压回弹仿真的精度具有重要意义。基于稳态法设计了22MnB5板件与Cr7V模具钢接触热阻的测量实验,推导出接触热阻的计算公式;并按照实验方法搭建了实验平台,获得了不同压强下两者的接触热阻值;最后拟合了接触热阻与压强的关系方程。将关系方程带入某B柱的热冲压回弹仿真中,与原始仿真对比发现,改进后的仿真结果与实际实验值较为接近,证明获得准确的接触热阻与压强的关系方程可提高硼钢板热冲压回弹的仿真精度。     

液气式数控拉伸垫的若干计算

汽车工业中大型覆盖件冲压生产对冲压设备提出了越来越高的要求,促进了大型压力机技术迅速发展。数控拉伸垫是大型压力机的关键部件。在压力机拉延工件时,依据板料成形工艺要求,通过拉伸垫实时控制压边力。本文在研究产生压边力的方案基础上,对应液气式数控拉伸垫的控制曲线,对其工作原理进行了分析,着重分析了预加速运动和压边力控制过程。对液压系统进行了静态计算以便主要元件选型,并对辅助动力系统和系统产生的热量进行了计算。     

Comparison of different analysis models to measure plastic strains on sheet metal forming parts by digital image processing

The principal strains of sheet metals and their limitations while forming can be obtained by using a strain measurement system. A strain measurement may employ one of two different approaches: namely the total least square optimization method or the multiple regression analysis (MRA) method. With both methods plastic strains of deformed parts are calculated based on the non-deformed reference configuration designated by a circle and the deformed configuration, which is a curve-fitting ellipse. In the MRA method, the mathematical formula is simpler reducing the required computations than that of the total least square optimization method. While the formula has a greater margin of error, this margin proves less than significant in the practical application of the method’s results.Information from the results of a strain measurement system can be used to determine the sheet metal’s formability and strain path allowing engineers to determine at which point, the sheet metal will crack. They can then change the thickness and the material of the sheet metal, or modify its shape accordingly to maximize the metal’s efficiency. Strain measurement systems possess practical advantages in their actual application; they improve the quality of sheet metal being produced by minimizing defects in sheet metal during production. One industrial case study of fine stamping electronic part is discussed to demonstrate the proposed methodology.     

板材多点成形与模具成形过程的比较研究

利用有限元方法对板材模具成形和多点成形的变形特点进行了分析,并在此基础上就不同成形方法对起皱的抑制作用进行了对比,确定了不同成形方法起皱开始发生时的临界曲率及临界厚向应变。结果表明：多点压机成形方法能够得到比多点模具成形和整体模具成形时变形程度更大且厚度变化更加均匀的制品。     

圆锥形件冲压过程力学建模及数值解析

在综合考虑板厚变化、各向异性、加工硬化及摩擦等因素的情况下 ,建立了圆锥形件冲压成形过程的力学模型。基于增量理论的逐步逼近数值法 ,计算分析了成形过程应力应变分布与变形特点。结果表明 ,所建模型和计算方法准确可靠 ,计算量少 ,可进行完整的过程解析 ,并可应用于其它轴对称冲压件过程解析