2A16 铝合金锥形件多级充液热成形仿真及优化分析

目的解决2A16铝合金锥形件常温充液成形困难、表面质量差的问题。方法介绍了充液热成形工艺,并提出了3种锥形件成形方案,通过专用有限元软件Dynaform对所有方案进行了数值仿真;同时,对一步成形方案进行了试验。结果通过试验验证了有限元模型的正确性。由仿真分析可知,成形缺陷包括悬空区起皱和凹模圆角及底部破裂,一步成形方案不可取,两步成形方案均可以将减薄率控制在13%以下。起皱危险主要发生在零件法兰以下30~55 mm处。结论充液热成形与常温充液成形相比,可以显著提高材料的成形性;两步充液热成形方案可以获得2A16铝合金锥形件;预成形凸模的形状设计对零件的表面质量影响明显;最终确定用先热冲压筒形件,后充液热成形的工艺方案,来成形2A16铝合金锥形件。     

铝合金船形深腔薄壁构件充液成形变形规律研究

目的 解决一种铝合金船形深腔薄壁构件成形时尖端过渡部位容易起皱和入口圆角处容易破裂的问题.方法 应用有限元软件DYNAFORM建立充液成形的有限元模型,研究关键工艺参数对成形结果的影响规律并进行理论分析,最后通过充液成形实验对该工艺方案进行验证.结果 根据工艺优化方案,得出在最大液室压力为4 MPa,初始反胀压力为0,压边间隙为2.2 mm时零件的成形效果最好.结论 通过充液成形的方法,可以有效解决船形深腔薄壁构件尖端部位的起皱和入口圆角处的破裂缺陷,提高成形质量.     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

铝合金复杂曲面薄壁件液压成形技术

介绍了适合于制造铝合金复杂曲面薄壁件的液压成形技术,包括充液拉深、可控径向加压充液拉深和液体凸模拉深。由于充液拉深能提高成形极限,适合于制造铝合金复杂型面零件。可控径向加压充液拉深通过径向压力向内推料,进一步提高了成形极限,适合于成形大高径比筒形件。液体凸模拉深适合于获得深度较大、形状复杂、尤其底部具有小过渡圆角的复杂形状零件。     

2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

5A06 铝合金半球薄壁件充液拉深成形工艺研究

目的优化5A06铝合金半球形薄壁零件充液拉深成形工艺参数。方法首先利用有限元方法对铝合金半球充液拉深成形过程进行有限元仿真。对其中的关键工艺参数压边间隙和液室压力进行详细分析,优化工艺参数,然后进行实验验证。结果当压边间隙较大时法兰起皱,当压边间隙较小时零件破裂。液室压力过大,零件悬空区胀形量过大,壁厚减薄严重,容易破裂。若压力过小,液室压力的摩擦保持作用不明显,也容易使板料过度减薄而破裂。结论压边间隙控制在2.7~2.8 mm之间,液室压力控制在15~25 MPa之间,可以成形出合格零件,实验结果与有限元仿真结果相符。     

铝合金薄壁波纹板充液成形工艺研究

目的解决航空铝合金薄壁波纹板爆炸成形工艺成形效率低且成形质量差的问题。方法提出了3种充液成形工艺方案,利用有限元分析软件对3种成形方案进行了对比分析,并且对最优方案进行了试验验证。结果有限元分析结果显示,双面加压充液成形方法能够使零件的各部分变形均匀,避免了在充液成形过程中因摩擦力作用导致的局部变形过大产生的开裂,有效地提高了材料的成形能力。结论双面加压充液成形方法能够成形出轮廓精度高、表面质量好的铝合金薄壁波纹板。     

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。     

深孔变壁厚锥形件冷挤压工艺与模具设计

深孔变壁厚锥形件需要3次挤压成形,给出了该零件冷挤压工艺和实用的模具结构,论述了反挤压工序件与成品正挤压模腔的关系,以及凸模和凹模设计.该模具采用伸缩式双级卸料装置,实现较大行程的卸料.     

12Cr17Ni7不锈钢“鼓形”隔片充液成形工艺研究

目的 研究充液成形工艺参数对直升机旋翼球面径向弹性轴承球面“鼓形”隔片零件成形质量的影响规律。方法 针对“鼓形”隔片零件形状复杂、成形难度大、精度和生产效率要求高等问题,选用充液成形工艺,通过有限元仿真技术,分析初始液室压力、凸模位移、成形压力对零件起皱、破裂、厚度分布、成形精度等的影响规律。结果 数值模拟得到的优化工艺参数为初始液室压力3 MPa、凸模位移3 mm、成形压力30 MPa,验证试验成形出的“鼓形”隔片零件未发生破裂、起皱等缺陷,且零件成形精度良好、厚度分布较为均匀。结论 对于“鼓形”隔片零件充液成形,凸模位移过小易造成流料不充分,导致后续成形过程减薄严重、厚度分布不均匀,凸模位移过大易造成零件起皱。合理的初始液室压力可在一定程度上减少起皱缺陷发生。成形压力过小易造成成形精度差,过大则易导致破裂发生。     

Limit Strains Comparison during Tube and Sheet Hydroforming and Sheet Stamping Processes by Numerical Simulation

Hydroforming is a manufacturing process that uses a fluid medium to form a component by using high internal pressure. Tube and sheet hydroforming has gained increasing interest in the automotive and aerospace industries because of its many advantages such as part consolidation, good quality of the formed parts etc. The main advantage is that the uniform pressure can be transferred to every where at the same time. Forming limit is the limit of the component up to that extent it can be formed safely. While analyzing hydroforming process, it is often assumed that the limit strains are identical as that of stamped sheet metal of equivalent material properties. It is not clear if such an assumption is valid. In this paper the forming limit strains during hydroforming is predicted. A series of tube bulge tests for tube hydroforming and limiting dome height test for sheet hydroforming and sheet stamping processes are simulated by a commercial finite element solver to predict the limit strains. Numerical simulation of forming limit strains in tube hydroforming with different internal pressure and different simulation set up with or without axial feeding, while in sheet hydroforming and sheet stamping, by changing the specimen geometry are considered to develop wide range of strain paths in the present work. The effects of process conditions on the forming limit strains are detailed. The comparison of limits strains during hydroforming and stamping processes is presented. Prediction of limits strains is based on a novel thickness based necking criterion.     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

Numerical Analysis of Hydroforming DeepDrawing of Conical Cup

［1］T.Nakagawa: Annals of the CIRP, 1987, 36(1), 191. ［2］J.C.Gelin and P.Picart: Proc. of Nmisheet99, Besancon, France, 1999, 1, 497.     

Numerical analysis of hydroforming deep drawing of conical cup

Aided by the FE-code, analysis is carried to find the proper hydroforming deep-drawing condition for the perfect forming of a conical cup that can not be drawn successfully by conventional deep drawing method. Hydraulic counter pressure must be reasonably controlled, otherwise defects such as fracture and wrinkling can not be avoided. Therefore, the forming procedure is divided into three stages, and the counter pressure is adjusted intentionally to make the blank clamped onto the punch at a suitable time, then deformation at dangerous area is resisted by the effect of the counter pressure and the conical cup can be formed without defects.     

780 MPa 超高强钢扭力梁内高压成形研究

目的为了适应载荷和安装空间及轻量化的要求,轿车扭力梁正趋于设计成空心封闭变截面高强钢结构,但高强钢成形存在着回弹大、成形精度低等缺点。方法针对这一问题,采用数值模拟和实验的方法,开展了780 MPa超高强钢扭力梁内高压成形研究,重点研究了预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响,并采用响应面模型,优化了预制坯,获得了最优的预制坯形状。在此基础上,研究了加载路径对扭力梁内高压成形过程的影响。结果当扭力梁预成形压下量为62.2 mm,下模引导角为29.2°时,得到了最优的预制坯形状。后续内高压成形过程中,支撑压力过小或补料量过大,在试件端部引起起皱缺陷;支撑压力过大或者补料量过小,补料主要集中于端部,对大膨胀量区域影响较小;当采用补料量为8%的加载路径时,可以有效改善壁厚的分布,避免起皱缺陷。结论合理的预制坯形状能够有效避免超高强钢扭力梁内高压成形过程中的飞边缺陷,而加载路径控制是扭力梁内高压成形过程中避免起皱缺陷和过度减薄,提高成形极限和零件成形精度的重要途径。     

双金属复合管充液压形成形研究

目的 促进双金属复合管中空构件在实际生产中的应用与推广。方法 通过实验和数值模拟,研究双金属复合管室温下充液压形的可行性,分析内压对管材缺陷的影响,总结主要缺陷形式及缺陷的发生原因。结果 室温成形时所需压力仅为15 MPa。对于Fe/Al双金属复合管而言,当其内压增大至17 MPa时,则回弹量很小,通过控制坯料的回弹量即可减小内外管间隙缺陷。成形件壁厚分布均匀,且内压对其影响较小。结论 充液压形可在室温下成形双金属复合管。回弹是成形件存在间隙的主要原因,间隙随着内压的增大而减小。     

FEA comparison of high and low pressure tube hydroforming of TRIP steel

The increasing application of hydroforming for the production of automotive lightweight components is mainly due to the attainable advantages regarding part properties and improving technology of the forming equipment. However, the high pressure requirements during hydroforming decreases the costs benefit and make the part expensive. Another requirement of automotive industries is weight reduction and better crash performance. Thereby steel industries developed advanced high strength steels which have high strength, good formability and better crash performance. Even though the thickness of the sheet to form the component is reduced, the pressure requirement to form the part during expansion is still high during high pressure hydroforming. This paper details the comparison between high and low pressure tube hydroforming for the square cross-section geometry. It is determined that the internal pressure and die closing force required for low pressure tube hydroforming process is much less than that of high pressure tube hydroforming process. The stress and thickness distribution of the part during tube crushing were critically analysed. Further, the stress distribution and forming mode were studied in this paper. Also friction effect on both processes was discussed.     

复杂钣金零件充液拉深工艺分析与试验研究

目的研究复杂钣金零件充液拉深的成形性能,以代替传统的落压成形工艺。方法采用有限元方法对成形过程进行模拟,分析各工艺参数对零件成形质量的影响,以及起皱、破裂等缺陷出现的原因和避免方法,并获得合理的工艺参数范围。以仿真结果为依据,设置工艺试验的初始参数,对该复杂钣金零件进行充液成形试验,以验证工艺可行性。结果有限元仿真对成形过程中的起皱和破裂缺陷预测准确,并给出了可行的工艺参数范围;通过成形试验,验证了工艺参数的合理性,获得了合格零件。结论充液拉深工艺可以明显改进零件的成形性能,反胀压力、最大液室压力等是充液拉深工艺的重要参数,直接影响着充液拉深过程的成败。     

薄壁水槽充液拉深变形规律研究

目的 解决薄壁水槽盒形件刚性拉深一序底部圆角减薄过大、整体厚度减薄严重以致后续拉深二序、三序成形后产品厚度不合格的问题，同时解决工艺路线的退火问题。方法 利用有限元分析软件Dynaform对薄壁水槽充液拉深一序进行数值模拟分析，研究关键工艺参数对成形结果的影响规律，并得出最优的工艺参数，最后与刚性拉深的模拟结果对比分析，提出充液拉深方法的可行性。结果 根据工艺优化方案，得出最优工艺参数:预胀压力2 MPa，最大液室压力20 MPa;液室压力加载路径:从0 s至0.003 s，液室压力从0 MPa线性增大至2 MPa，并保持2 MPa至0.007 s;随后从0.007 s至0.011 s，液室压力从2 MPa线性增大至20 MPa，之后保持20 MPa直至拉深结束;压边间隙为1.05t。结论 通过充液成形方法，可以有效解决薄壁水槽盒形件拉深一序底部圆角减薄严重的问题，还可以提高成形质量及成形极限，省略中间退火工艺，提高经济效益。