AZ31B镁合金板热渐进成形的精度研究

成形精度差是限制单点渐进成形发展的重要因素,针对单点渐进成形技术难以实现对材料高温处理再加工的问题,提出一种基于液体介质加热的单点渐进成形方法,并通过依次提高温度的方法,探索了适合进行AZ31B镁合金板料单点渐进成形的实验温度。同时,研究了在该温度下采用单点渐进成形方法加工AZ31B镁合金方锥件时,成形角对精度的影响。结果表明:液体介质加热的方法对单点渐进成形有效,在加热油温达到200℃时能够完成镁合金板料的单点渐进成形过程;方锥成形件的精度影响分两种形式——侧壁鼓凸和棱边回弹,并且随成形角的增大,侧壁鼓凸和棱边回弹的回弹量都减小。     

成形角对单点渐进成形精度影响的研究

成形精度是单点渐进成形面临的一个重要问题,其目前所能达到的成形精度为±3 mm,然而在工业生产中要求金属板料成形精度为±0.2 mm。因此,如何提高单点渐进成形的成形精度是一项重要的课题。首先通过实验方法得出回弹量随成形角变化的规律;其次,采用不同负补偿值的方法对不同成形角下的试件进行补偿,并得到相应条件下试件的回弹量;最后,找出回弹量随补偿值变化规律,并采用最小二乘法原理进行拟合得到关系式。研究结果说明,只要在加工之前根据补偿值大小预测出该成形角下的回弹量,就能判断出该试件是否符合要求。     

板材多点对称式渐进成形过程模拟研究

由于板材在单点渐进成形过程中受到非对称局部载荷作用,导致其成形区域容易出现回弹、壁厚不均匀以及变形状态难于控制等问题,在提出多点对称式渐进成形工艺的基础上,建立板材渐进成形的有限元模型,确定工具头的运动轨迹以及模拟实验参数.在MSC.MARC环境中对圆锥台制件进行单点渐进成形与多点对称式渐进成形实验,通过分析成形件的壁厚、等效塑性应变、变形抗力等参数的实验结果表明,与单点渐进成形工艺相比,多点对称式渐进成形工艺更有利于实现板材的精密成形.     

板料厚度对单点渐进成形加工精度的影响

单点渐进成形过程中的回弹对成形件的精度影响较大。本文采用单因素试验研究了单点渐进成形时不同板厚对成形件精度的影响。通过Abaqus软件进行了成形过程的数值模拟。结果表明:在误差允许的范围内,试验结果和仿真结果基本一致,板料的厚度越大,底部的鼓凸量越大,侧壁的加工精度越高。     

基于正交试验的加工参数对成形精度的影响

单点渐进成形是一种全新的板料塑性成形技术,它具有成形周期短的优点,同时还能够降低成本和新产品开发的风险。本文采用正交试验法分析了工具头半径、加工高度、成形角、进给速度对单点渐进成形件回弹的影响。结果表明:通过改变加工工艺参数可以有效地控制回弹量。经试验验证:采用负补偿的方法可以有效降低回弹量。     

AZ31B镁合金无模单点温渐进成形回弹影响因素研究

以变锥角圆台件为研究对象,基于渐进成形机理并运用ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,以成形件的等效应力和成形件中截面的回弹量为主要研究指标,研究了不同工艺参数对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形回弹的影响,重点分析了成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后工件回弹量的影响规律.研究结果表明:当成形温度为250℃,静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1,工具头直径在Φ10 ～ Φ12 mm范围时,最有利于对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后成形件回弹的控制.     

金属板材数控单点渐进成形中的回弹实验

回弹是影响金属板材数控单点渐进成形的主要因素之一,为分析工艺参数对金属板材单点渐进成形的回弹影响,在数控铣床上对铝板锥形方盒件成形角展开回弹实验。利用角度尺测得回弹后成形角,以成形角变化率和回弹角度来衡量各工艺参数对金属板材单点渐进成形的影响,分析的工艺参数包括:成形角、水平面内X和Y方向进给速度、Z方向进给速度、Z方向进给量。结果表明:成形角越大,成形角变化率以及回弹角度越小; X和Y方向进给速度越大,成形角变化率以及回弹角度越大; Z方向进给量越小,成形角变化率以及回弹角度越小; Z方向进给速度对回弹影响不显著。     

基于快速测量的曲面多点成形精度控制

在板类件多点成形中,由于板料回弹、工件定位等因素,成形后的工件曲面与目标模型之间存在误差。文章通过激光快速扫描测量获得成形后工件的三维形状点云数据,经平滑去噪后,用对异常点不敏感的鲁棒最小二乘法进行B样条曲面拟合。将重构的曲面与目标模型配准计算后将曲面误差反馈到多点CAD系统,根据该误差进行回弹补偿、闭环修正工件曲面误差,并给出应用实例。结果表明,基于快速测量的曲面多点成形精度控制技术充分利用了多点成形的快速性的特点,通过三维空间形状反馈,来提高多点成形的精度。     

金属板料单点渐进成形变形控制方法

为了有效控制金属板料单点渐进成形变形,根据成形件结构,分析其成形变形机理,提出了有效控制变形的措施:采用打钉限位法,可有效控制由于后续成形力作用而产生的变形;采用局部刚性支撑结构,可实现小曲率区域完全塑性成形;优化成形件结构,可减少板料成形时的回弹量;利用加工硬化原理,可控制平坦曲面成形时的回弹;采用分层等高成形法编制成形程序,可有效控制双峰制件结构成形时的变形。通过生产实践验证,这些措施有效可靠,对板料单点渐进成形技术的广泛应用与实际生产具有较强的适用价值。     

薄壁管管端成形的有限元分析

针对管端成形过程中金属塑性流动引起的轴向伸缩及卸载回弹导致的成形精度问题,研究金属的塑性流动和回弹对管端成形的影响。以不锈钢卡压式直通管件为研究对象,运用LS-DYNA的有限元显式算法和隐式算法对薄壁管管端成形进行数值模拟,得到管材的金属流动分布和卸载后的回弹结果,并进行了实验验证。研究表明,管端扩孔和缩孔中,在变形急剧处,金属出现一定程度的累积,壁厚有较明显地增加。金属的流动对管端的径向尺寸影响可以忽略,但是对管端的轴向尺寸影响较大,需对坯料进行补偿;管端卸载后的回弹尺寸影响成形的精度,需通过模具进行补偿。对金属塑性流动和回弹进行有限元分析,能有效地指导管端成形的模具设计及优化加工工艺,极大缩短产品开发和模具设计周期。     

单道次渐进成形锥形件壁厚均匀临界成形角的研究

基于ANSYS/LS-DYNA分析平台构建单道次渐进成形锥形件的有限元模型,利用数值模拟和实验方法研究单道次渐进成形锥形件的壁厚均匀临界成形角。通过研究不同成形角的锥形件,获得所用板料的壁厚均匀临界角,并分析了坯料厚度和轴向进给量对壁厚均匀临界角的影响。数值模拟结果和实验结果均表明,随着坯料厚度增大,壁厚均匀临界成形角逐渐增大,轴向进给量对壁厚均匀临界成形角影响基本无影响。     

板料零件数控渐进成形工艺研究

板料零件数控渐进成形工艺是一种通过数字控制设备 ,采用预先编制好的控制程序逐点成形板料零件的柔性加工工艺。本文就板料零件数控渐进成形工艺的成形过程、变形机理、极限半顶角等方面进行了探讨。认为 ,板料零件数控渐进成形是使板料的厚度减薄 ,表面积增大 ,靠逐次的变形累积产生整体的变形。变形区厚度的变化与成形半顶角有关 ,其中 ,成形极限半顶角是数控渐进成形能否成功的关键 ,它不仅与材料有关 ,而且与板料厚度有关。     

直壁矩形盒渐进成形技术

介绍了金属板料数控渐进成形的原理、板料变形过程及直壁矩形盒成形的工艺规划。根据正弦定律,直壁矩形盒采用数控渐进成形工艺不能一次成形。经设计平行线形工具路径方法,并进行试验和分析,得出影响直壁矩形盒成形的主要参数是成形半锥角。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

板材渐进成形破裂分析与数值模拟

针对渐进成形过程中金属板材易破裂问题,以不同成形半锥角的圆台件作为研究对象,建立了渐进成型CAD模型,并进行数值模拟和试验验证。结果显示,成形半锥角越大,制件侧壁出现破裂问题的可能性越低,材料成形性能越好。同时,针对板材渐进成形破裂现象,结合破裂准则和对破裂的数值模拟,提出一种有效预测破裂的方法。     

管件电磁渐进胀形的数值模拟及成形均匀性

文章将渐进成形的思想融入到传统的管件电磁胀形工艺中,提出管件电磁渐进成形的新工艺,即采用小尺寸线圈,通过移动多次成形的方式成形长管件。提出了适合于管件电磁渐进胀形工艺的顺序耦合数值模拟方法,并与一次放电、两次放电、三次放电的实验结果进行对比,模拟结果与3组实验数据均吻合。采用数值模拟的方法,进一步研究重叠率和成形顺序对管件变形均匀性的影响,研究结果表明,重叠率为50%、成形顺序为b→c→a时,可获得最佳的成形均匀性。电磁渐进成形技术应用于管件胀形工艺中具有可行性,对实际生产具有指导意义。     

板材单点渐进成形工艺数值模拟与成形缺陷研究

工具头运动轨迹的动态加载是建立板材渐进成形有限元模型的难题。首先基于DYNAFORM建立基本的有限元模型,而后直接提取数控代码中工具头的位移坐标信息并添加至关键字文件,从而实现任意复杂运动曲线的加载;数控代码规划的加工轨迹存在起刀区域集中和加工方向单一的问题,容易造成破裂和失稳缺陷。起刀区域塑性变形大,累积效应使该区域板材严重减薄,采用均布策略,并保证均布后相邻起刀点的空间距离大于塑性变形区的最大半径可避免此缺陷。同时,运用顺逆相间的加工方式避免了单一方向加工方式存在的材料堆积引起的形状失稳和棱纹缺陷。     

基于 ＵＧ 的五轴数控渐进成形轨迹生成研究

针对金属板材五轴数控渐进成形轨迹生成的需求,研究了基于UG的五轴数控渐进成形轨迹生成方法.为使挤压工具能够按照用户所希望的方向挤压板材,给出了五轴数控渐进成形中基于前倾角和侧倾角的挤压工具姿态定义方法.研究了基于等残留高度的五轴不等层间距等高线轨迹生成方法以及交错运动轨迹生成方法,并给出了五轴数控渐进成形加工轨迹应用实例仿真.     

Fundamentals of the incremental tube forming process

The manufacture of bent tubes made of high-strength materials requires high bending loads, which lead to large springback and eventually distortion of the cross-section. The incremental tube forming process allows significant reduction of the bending moment. This is achieved by combining the continuous bending process with an incremental tube spinning process. The paper describes an analytical model to predict the bending moment reduction as a function of the superposed spinning process parameters. Experimental results are provided to validate the theoretical results. This model allows the design and optimization of the incremental tube forming process with low springback.