薄壁铜管游动芯头拉拔过程拉拔力影响因素分析

为准确把握薄壁铜管游动芯头拉拔过程的拉拔力,该文应用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了薄壁铜管游动芯头拉拔过程的弹塑性有限元模型,分析了内外模具锥角、游动芯头定径段长度、延伸率、摩擦因素以及拉拔速度等工艺参数对薄壁铜管拉拔过程中拉拔力的影响规律。研究表明,芯头或外模的锥角存在一个最佳组合范围,芯头定径段长度和拉拔速度对拉拔力的影响作用非常小,延伸率和摩擦系数的增加将引起拉拔力的明显增加。研究结果为实际生产中的工艺改进提供了科学依据。     

工艺参数对薄壁铜管游动芯头振动拉拔过程拉拔力影响分析

在金属塑性成形中加入振动,可以有效降低材料变形抗力并提高产品质量。以薄壁铜管游动芯头拉拔为研究对象,分析了振动对铜管拉拔过程中拉拔力的影响,并通过有限元分析软件MARC,对不同的工艺参数(拉拔速度、外模模角和芯头锥角)进行数值模拟。研究结果表明:针对本模型,存在一个最佳外模半锥角和芯头锥角组合(外模半锥角α为12°,芯头锥角β为9°),使得薄壁铜管游动芯头振动拉拔过程中的拉拔力最小,而拉拔速度对拉拔力的影响较小。     

铜管游动芯头拉拔道次优化的弹塑性有限元模拟

借助大型非线性有限元软件Marc，应用二维轴对称弹塑性有限元法模拟铜管多道次拉拔过程，对比分析铜管游动芯头5道次拉拔和4道次拉拔对铜管力学性能和质量的影响。模拟结果表明，为了得到同样规格的铜管，优化拉拔道次可改善铜管拉拔中的不均匀变形、降低成品铜管中的残余应力，同时提高铜管质量，从而提高生产效率，增加生产效益，这对于铜管游动芯头多道次拉拔配模的选择有着一定的参考价值。     

薄壁铜管固定芯头振动拉拔过程中的摩擦分析

在拉拔过程中引入振动时,由于塑性成形中的"表面效应",可以减小拉拔成形过程中的摩擦力。基于有限元软件Marc,采用修正的滑动库仑摩擦模型,建立了薄壁铜管固定芯头振动拉拔模型,并对振动拉拔过程的摩擦与拉拔速度对摩擦的影响进行了数值模拟。结果表明:在薄壁铜管固定芯头拉拔过程中添加纵向振动可以减少铜管内外表面平均摩擦力,且幅值越大,频率越高,铜管内外表面平均摩擦力越小;拉拔速度为0~20 mm·s~(-1)时,随着拉拔速度增大,铜管内外表面平均摩擦力递增且上升趋势明显,拉拔速度大于20 mm·s~(-1)时,拉拔速度增大,铜管内外表面平均摩擦力增大,但增大的幅度小。     

游动芯头拉拔模具受力和温度分布的数值模拟

本文采用非线性有限元软件对铜管游动芯头拉拔工艺进行了数值模拟和分析研究,得出了铜管与模具接触面的法向力和摩擦力的分布规律;拉拔过程中的温度分布;从而推断出游动芯头发生粘铜和局部崩裂的主要原因.     

铜管游动芯头拉拔模具角度优化的有限元模拟

采用二维轴对称弹塑性有限元法对比分析了不同外模模角和游动芯头锥角的配合对拉拔铜管的影响。模拟结果表明,最优外模模角和芯头锥角配合与拉拔应力、摩擦力和芯头稳定位置等因素有关,外模模角、芯头锥角以及两者之间的角度差过大或过小都对铜管的质量不利,这对于精密铜管游动芯头拉拔模具角度的选择,有着一定的参考价值。     

拉拔铍铜管材残余应力的有限元分析

借助大型非线性有限元软件,应用二维轴对称弹塑性有限元法对拉拔铍铜管的残余应力进行了分析。结果表明,在变形量相同的条件下,拉拔工艺不同,残余应力场有所不相同。空拉拔铍铜管材的外表面为很高的拉应力,内表面为很高的压应力;相对而言,固定短芯头拉拔管材的内外表面残余应力值相差较小且分布较均匀。外模半锥角对固定短芯头拔管材的轴向残余应力具有显著的影响;当半锥角为12°时,拉拔后管材的轴向残余应力值较小且分布均匀。     

游动芯头拉拔工艺参数对模具磨损影响模拟

在二维轴对称弹塑性有限元中加入Archard磨损模型,并采用正交试验对摩擦系数、铜管坯料厚度和拉拔速度工艺参数进行分析.同时,分别对芯头、外模与铜管间的摩擦系数进行对比分析.结果显示,对模具磨损重要性依次为:摩擦系数、铜管坯料厚度和拉拔速度,铜管与外模间的摩擦系数升高,外模磨损越为严重,而铜管与芯头的摩擦系数提高则减缓...     

薄壁铜管游动芯头低频振动拉拔力影响规律

为准确描述薄壁铜管游动芯头低频振动过程中拉拔力影响因素的变化,借助有限元分析软件MSC.Marc,建立铜管低频振动拉拔模型,分析拉拔速度、激振振幅、激振频率、模具锥角(外模半锥角、芯头半锥角)对拉拔力的影响。结果表明,拉拔速度的增加将引起拉拔力的小幅度增加,在激振频率为80～170Hz范围内拉拔力先减小后增大,激振振幅的增加将引起拉拔力的显著降低,外模半锥角与芯头半锥角存在最佳的模具锥角组合。     

用长芯棒拉拔薄壁软铝管的试验研究

叙述了用长芯棒拉拔薄壁软铝管的实验设备、材料及工艺，研究指出，用长芯棒拉拔ＬＦ２１铝合金管壁厚可薄到０．１ｍｍ。在专用脱棒机上脱棒，管材表面无压痕等缺陷，同固定芯头相比，拉拔力可降低２５％左右，比游动芯头降低拉拔力５％￣１０％，变形区内轴向拉应力也可大大降低，因此，道次延伸系数高达２．９左右。     

Influences of material parameters on deep drawing of thin-walled hemispheric surface part

During deep drawing process, the material parameters of blank have a significant effect on the quality of the drawn part and the determination of process parameters. Here, a 3D finite element model is developed for the deep drawing process of a thin-walled hemispheric surface part. Then the influences of material parameters including hardening exponent n, yield stress σs and elastic modulus E on the process are investigated by simulation. The results show that the effects of n and σs on punch force, thickness variation and equivalent strain are more notable. The maximum equivalent plastic strain occurs outside the die corner. However, when the value of n is 0.03 or σs is smaller than 120 MPa, higher equivalent plastic strain occurs at ball top.     

基于有限元模拟的20/316L复合管拉拔成形分析

为研究20/316L复合管拉拔成形过程,给出拉拔成形时轴向应力和径向应力对成形区内金属流动的影响,运用非线性有限元分析软件ABAQUS/Explicit,对20/316L复合管拉拔过程进行仿真,得到了拉拔完成后稳定拉拔阶段的轴向应力、径向应力及等效塑性应变的分布,分析了拉拔全过程内外管之间残余接触压力的变化,以及稳定拉拔阶段拉拔力的分布规律。实验表明,经参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命是未优化前模具的6倍,并且得到了具有优良综合性能的内衬不锈钢复合管,该研究可节约分析时间,降低成本,又可为提高复合管质量、延长模具寿命提供参考。     

管材拉拔模具定径区摩擦力的研究

比较精确地确定管材在拉拔时的拉拔力,对于制定合理的拉拔工艺,充分发挥拉拔机的能力,保证拉拔机在拉拔过程中安全可靠地运行均具有重要意义。研究了在空拉、固定芯头拉拔和游动芯头拉拔三种状况下拉拔模具定径区摩擦力对拉拔力的影响,并推导出合理的拉拔力计算公式。     

Finite element simulation on the deep drawing of titanium thin-walled surface part

The deep drawing of titanium thin-walled surface part was simulated based on a self-developed three-dimensional finite element model. After an investigation on forming rules, a virtual orthogonal experimental design was adopted to determine the significance of processing parameters, such as die radius, blank holder force, and friction coefficient, on the forming process. The distributions of thickness and equivalent plastic strain of the drawn part were evaluated. The results show that die radius has a relative major influence on the deep drawing process, followed by friction coefficient and blank holder force.     

外螺纹铜管拉深成形过程的有限元模拟

利用非线性有限元仿真软件MARC,研究了外螺旋凸筋管成形过程的三维弹塑性有限元模拟技术.对外螺纹铜管的拉深成形过程进行了模拟,得到了成形过程中工件内部的应力和应变分布规律.结果表明,拉拔过程中,管料发生轴向延伸,但各部分延伸量不均匀,最大延伸变形发生在筋底中心部分.在周向,整体上管料发生压缩变形,但在筋底部分产生一定的延伸,应变为正;径向发生压缩变形.在定径区及铜管离开定径区后,轴向应力均为拉应力,但沿壁厚分布不均匀;同样,拉拔周向应力沿壁厚方向也呈不均匀分布,出定径区后在筋底区的外表面为负,内表面为正.     

Isothermal and thermomechanical finite-element analysis of the tube drawing process using a fixed tapered plug

Quality is a very important feature in the manufacturing of products such as tube. Nonhomogeneous deformation, common to most metalforming operations, leaves the product in a cold worked state, resulting in a pattern of residual stresses. Depending on the nature and magnitude of residual stresses, they may be detrimental or beneficial to the strength and reliability of the product. To evaluate the residual stresses in the product, a complete stress analysis of the workpiece throughout the deformation history is required. In this study, a large deformation, nonlinear, elastic-plastic finite-element code was used to investigate the effect of friction, drawing speed, degree of plastic work (reduction in area), and the die/plug geometry on the extent of temperature increase, induced residual stresses, and the required drawing load in the drawing of oxygen-free high-conductivity (OFHC) copper tube using a fixed, tapered plug. Complete simulations of the tube drawing process were conducted by tracing its deformation history from the point at which it entered the die area until it exited the die. The resulting thermal effects were then used to determine the required drawing loads and induced residual stress distributions throughout the tube wall thickness. Similar simulations were conducted without taking into account the thermal effects. Equivalent plastic strain, equivalent stress, longitudinal stress, and circumferential residual stresses are presented and compared for both the isothermal and the thermally coupled analysis.     

基于有限元模拟的20/316L双金属复合管拉拔参数的优化

借助有限元软件ABAQUS6.5模拟研究20碳钢作基管、316L不锈钢作内衬管的双金属复合管的拉拔成形过程,分析稳定拉拔阶段成形区内轴向、径向和环向应力的分布,找出拉拔后衬管出现横裂、纵裂及模具受磨损的原因,探讨拉拔力和内外管间残余接触压力的分布规律.通过正交实验法进一步研究拉拔参数(模具锥半角α、过渡圆弧半径r、定径带长度l、摩擦因数μ、拉拔速度v、模具直径d)对拉拔20/316L双金属复合管的影响,采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析,得到复合管在最大残余接触压力条件下的最优拉拔工艺参数(α=11-、r=3 mm、l=7 mm、μ=0.05、v=0.03 m/s、d=17.3 mm)及各因素对分析指标的影响规律.在此基础上对优化方案进行数值模拟,模拟结果表明了正交实验对拉拔复合管参数优化的有效性.应用拉拔试验表明,参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命比未优化前硬质合金模具的工作寿命高出6倍.     

拔制方式对冷拔钢管拔制效果影响的显式动力分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了空拔钢管和短芯棒拔制三维有限元模型,动态模拟了两种拔制方式的整个过程,从钢管定径和轴向、周向应力分布规律角度分析了实际生产中产生问题的不同机理,并就两种拔制方式中工艺参数对拔制力的影响进行了深入研究,所得结果可为选取冷拔拔制方式提供参考,可为优化模具结构和工艺设计提供依据。