飞机铝合金双曲度蒙皮充液成形的数值模拟与试验

针对某型飞机上蒙皮零件,基于有限元分析软件Dynaform,对主动式充液成形和被动式充液成形两种方案进行了数值模拟对比分析。根据数值模拟结果,认为该零件较适合采用主动式充液成形,其次,通过修改工艺补充面和优化成形工艺参数,有效地控制零件的最大减薄量。同时,保证一定的减薄量,使板料达到塑性变形状态,从而有效减小回弹。再通过回弹分析,根据回弹量计算结果,运用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,将回弹量控制在合格范围内。最终通过实际试模,验证了数值模拟的准确性及适用性,加工出表面质量良好、精度满足要求的合格产品。     

复杂曲面薄壁零件充液成形分析及模具设计

针对铝镁合金5A06复杂曲面薄壁零件成形工序多以及成形质量差的现状,分析了该零件的成形工艺,提出了1模2件充液成形的工艺方法。通过ETA/Dynaform软件对该零件的充液成形进行了仿真,预测了充液成形后板料在不同区域的变形趋势。根据仿真结果设计了适合成形该复杂曲面薄壁零件的模具。模具应用于生产后得到了合格的零件。     

某发动机仓边梁盖板成形工艺分析及回弹控制

发动机仓边梁盖板为典型浅拉深高强钢冲压件,在零件成形后存在回弹量大的缺陷。本文针对发动机仓边梁盖板进行了零件特征和冲压工艺分析,并且用DYNAFORM软件模拟了制件拉延成形过程,对模拟后所出现的缺陷进行了工艺改进。找出了两个重要工艺参数一压边力和拉深槛对制件回弹的影响,通过对典型截面回弹量大小的研究,总结了制件回弹的规律并对回弹进行了有效控制,根据模拟结果选取了最优参数,设计了冲压方案,冲压出了合格的产品。     

一种基于预压弯的新型扭力梁回弹补偿方法

针对一种新型轴线带弯曲特点的扭力梁成形,给出了其两步充液成形的工艺参数,并利用有限元模拟软件给出了对成形质量的预测。结果表明,在最大支撑压力为55 MPa、最大整形压力为295 MPa、推头补给量为15 mm的工艺参数组合下,其成形无破裂和起皱风险。此外,对该零件轴线易发生的Z向回弹进行了模拟研究。结果显示,该零件成形后存在5 mm以上的偏差量。基于此,提出了一种预成形前预压补偿的回弹补偿方法,通过数值模拟实验和零件试制对该方法进行了验证。结果表明,该种方法可以将Z向回弹控制在0.6 mm以内,能够满足精度要求,为之后管类零件成形的回弹控制提供了参照。     

双曲率薄壁铝合金盒形件充液成形工艺

双曲率薄壁铝合金盒形件是一种常见的飞机内蒙皮类钣金零件。针对目标零件采用传统落压成形过程中存在的生产效率低、表面质量差的问题,采用充液成形工艺成形该类零件,其目的在于提高零件表面质量并降低模具成本。通过数值模拟软件,建立了双曲率薄壁铝合金盒形件主动式充液成形的有限元模型,通过分析液室压力、压边力加载路径、润滑条件等因素对零件成形性的影响,对零件成形的起皱和破裂情况进行分析,优化确定最佳的工艺参数。并依据优化后的工艺参数进行了现场实验,利用数值模拟技术分析和解决了现场实验零件的质量问题,成功制造出合格零件,进一步验证了工艺方案及工艺参数的可行性。     

拉形与充液复合成形工艺的数值模拟研究

根据单拉实验获得铝合金2024-O的材料力学性能,通过Dynaform有限元分析软件对拉形与充液复合成形工艺进行了数值模拟研究,并分析了复合成形下零件的减薄率、FLD成形极限和回弹,得到了成形零件的减薄率、成形极限图和贴模度回弹数值。结果显示,相比原有的蒙皮拉形工艺,该复合成形工艺可以将高难度零件成品率从10%提高至80%,消除了部分区域的过分减薄,局部最大减薄率从22%降低至15%以内,极大地提高了零件的工艺稳定性。同时,该复合成形工艺综合了蒙皮拉形和液压成形的优势,使零件变形量均匀分布,有效提高了零件的定形性。最终通过实验验证了复合成形工艺的可行性和可靠性。     

基于Dynaform的镀镍薄板冲压成形及回弹研究

针对筒形件成形过程中可能存在的起皱、拉裂以及变形不同步等缺陷,借助Dynaform软件对镀镍薄板的冲压成形和回弹进行了有限元仿真分析。根据零件的成形极限图、厚度变化结果调整了冲压工艺参数,获得了较好的成形效果。并对镀镍筒形件进行了回弹分析,发现其回弹较小,不会影响成形状态。在仿真分析的基础上进行了实际冲压试验,其结果与有限元模拟结果基本吻合,均在法兰部分发生轻微起皱,没有出现拉裂现象,符合零件成形要求。研究表明,仿真分析可以为镀镍薄板的冲压成形及工艺参数优化提供依据,降低了生产成本、缩短了模具制造周期,提高了生产效率。     

等温热成形钛合金零件尺寸精确控制方法

为了研究等温热成形钛合金零件尺寸的精确控制方法，分析了钛合金零件等温热成形过程，确定了影响零件尺寸的主要因素为热膨胀、回弹及切割变形，并研究了其影响机理及控制措施。以某钛合金零件为例，仿真分析了其热膨胀和回弹变形，基于热膨胀和回弹机理，提出了热膨胀和回弹补偿量方法及计算公式，并进行了实验验证。结果表明，成形后零件与设计基本一致，证明热膨胀和回弹补偿方法可行。通过对热膨胀和回弹的精确补偿，有效提高了零件精度，提高了调试效率，实现了精确控制等温热成形钛合金零件尺寸。     

汽车前梁后部零件全工序成形回弹仿真及模面补偿研究

高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料?拉延?修边、侧冲孔、翻边?整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。     

薄壁零件充液成形知识库系统的方法研究

采用数字化设计手段,以Access数据库为后台支撑、Visual Studio为开发环境、C#为开发工具,开发了一套基于薄壁零件充液成形工艺过程的知识库系统,并对其体系结构、实现方法及关键技术进行分析。知识库系统对充液成形过程中的工艺进行参数化构建,方便用户在基于充液成形对薄壁零件进行数值模拟时对知识和以往设计经验数据的快速重用,生成充液成形工艺参数优化方案。以数据库和有限元模型为基础,实现对薄壁钣金零件充液成形质量的预测,同时达到辅助计算和快速设计,提高效率的目的。     

一种空间异形三通半管成形工艺改进北大核心CSCD

为解决一种空间异形三通半管零件在传统冲压成形过程中的成形失效、表面质量不佳及成形效率低等问题,根据零件特征,结合AutoForm有限元仿真软件,对该零件的传统冲压成形过程进行了数值模拟并优化,通过分析其成形失效原因,提出了采用充液拉深成形工艺代替传统冲压成形工艺,并对该零件的充液拉深成形过程进行数值模拟并优化。通过对两种工艺成形效果的对比,验证了工艺改进的可行性。最后,在800 t双动充液成形液压机上,分别采用两种成形工艺试制零件,验证了数值模拟的可靠性和实际的工艺改进效果。通过成形工艺的改进,有效地解决了成形失效问题,表面质量和成形效率得到了显著提升,零件成形效果满足工艺需求。     

热塑性变形过程中钛合金微观组织演变的可视化仿真

热塑性加工过程中材料的微观组织一般经历晶粒长大、静及动态再结晶等微观组织的演变,而微观组织状态直接影响着被加工零件的使用性能.因此,了解材料在热变形过程中组织的演变规律具有很重要的工程应用价值.在大量试验的基础上,利用有限元软件Marc模拟TC4钛合金的热锻过程.通过有限元软件,对热成形工艺参数如等效应力、等效应变、等效应变速率和变形温度的分布进行求解,再利用人工神经网络建立微观组织演变和热成形工艺参数的本构关系.然后,基于Voronoi图用软件Visual C++6.0来实现微观组织演变的可视化模拟.初步实现了TC4钛合金热变形过程微观组织的长大、再结晶等组织演变的二维可视化模拟.研究结果表明通过计算机模拟仿真,可以有效地、直观地预测热成形过程的材料微观组织变化规律,从而为热成形加工参数的优化提供参考.但要更精确地模拟和仿真热塑性变形中材料的微观组织的演变,还需更多地掌握在热塑性变形过程中的演变机制.     

乘用车地板通道零件回弹及起皱特性分析

地板通道零件是乘用车车身骨架中形面复杂的代表性零件,零件冲压成形过程中极易产生回弹与起皱从而影响到零件质量。应用CAE分析软件-Autoform对地板通道零件的板料冲压成形过程中回弹与起皱特性进行分析,得到了最佳的冲压力、冲压速度、压边力及回弹补偿等参数,确定最优工艺参数为:冲压速度5000 mm·s-1,压边力1200 k N、模具拉延筋向外移动4 mm。采用最优工艺参数进行成形工艺试验,试验结果表明,成形零件回弹变形量可以控制在-0.626~0.937 mm之间,同时解决了零件起皱缺陷,获得了质量合格的地板通道零件。     

基于Simufact Forming的涡轮壳成形模具的设计

以液力变矩器中的涡轮壳零件作为分析对象,利用Simufact Forming软件建立涡轮壳成形的有限元模型,仿真了两种不同的涡轮壳成形方案,通过仿真结果可以得知,采用压边圈的方案可以使冲压成形力降低27.1%,并且采用630 t机床可以满足零件的冲压。借助Simufact Forming软件对涡轮壳的成形进行回弹分析,研究了冲压工艺参数对涡轮壳成形回弹的影响变化趋势,研究表明,涡轮壳的回弹量随着模具间隙的增大而增加,而随着冲压速度的增大则减小。此外,基于有限元模拟的结果设计了涡轮壳的成形模具,并进行试验验证,通过测量得知涡轮壳的最大回弹量为0.442 mm,回弹量的最大模拟值为0.37 mm,两者之间的相对误差为16.3%,其可以满足样件制造的要求,从而为涡轮壳成形模具的设计提供重要的参考。     

异形截面构件多工序充液成形工艺及过程优化

汽车悬架臂零件为异形截面构件,是汽车底盘结构件的典型代表之一。为了提高材料利用率和成形效率,悬架臂零件采用一坯两件生产方式。基于动力显示有限元软件Dynaform,对充液成形多工序工艺路线进行数值模拟,并结合正交试验,研究主要工艺参数对充液成形的影响。在此基础上进行弯曲、预成形和充液成形工艺试验。研究结果表明:多工序充液成形有限元模拟结果与试验结果基本一致。在补料压力30 MPa、补料量15 mm、摩擦因数0.06时,成形出合格零件。     

某高强钢汽车控制臂冲压成形工艺研究

以高强钢汽车控制臂为研究对象，根据制件的材料强度高、几何结构复杂和成形困难的特点，制定多道次冲压工艺方案，采用Autoform软件分析冲压成形过程，研究冲压成形工艺参数对零件最大减薄率和回弹的影响，结果表明：压边力越大，板料的最大减薄率越高；一定范围内，增大压边力可以减小回弹；摩擦因数越大，板料的最大减薄率越高；一定范围内，增大摩擦因数可以减小回弹。针对加工过程中回弹较大、拉延不对称的问题，对冲压工艺方案进行改进优化，最终有效减小了零件的回弹，控制了冲压件尺寸精度，采用CAE模拟优化了冲压成形工艺方案，并通过试验验证了优化后的工艺方案，试验结果与CAE仿真结果一致，成形质量达到产品要求。     

机翼前缘蒙皮拉形工艺参数优化与试验

飞机机翼前缘蒙皮,由于其形状和成形材料的特点使拉形结束卸载回弹后会产生较大的回弹量,对零件的成形质量影响较大。文章分析机翼前缘蒙皮零件的典型成形方案,确定主要加载轨迹参数,利用正交试验设计方法设计拉形工艺方案,通过有限元模拟和结果分析,获得了主要工艺参数对成形零件回弹量的影响规律。针对某前缘蒙皮零件,根据有限元分析结果,对工艺参数进行设计和优化,通过生产性试验,获得了成形质量较好的试验零件,并进行厚度、应变测量和对比分析,验证了有限元模拟的精度。     

复杂半管零件的充液拉深成形工艺设计

针对当前复杂半管零件成形难、成形质量差的问题,采用充液拉深成形工艺解决复杂半管零件的成形难题。在采用正交试验以及数值模拟软件的基础上,根据对不同试验方案模拟结果的壁厚分析,得到了复杂半管零件充液拉深成形的最佳成形参数,即液室压力为15 MPa、凹模圆角半径为15 mm、凸模摩擦系数为0.1、凹模摩擦系数为0.1。建立了以抛物线形过渡工艺补偿面的凸模端口结构模型,确定了最优液室压力加载路径为PPB方式,并对5A02-O态铝合金板材充液拉深成形的复杂半管零件进行了工艺试验验证。结果表明,充液拉深成形工艺可有效地解决复杂半管零件的成形问题,成形出零件的最小壁厚为1.65 mm,满足工业要求。     

大尺寸薄壁瓜瓣构件的充液成形技术研究与应用

利用充液成形技术,对运载火箭上大尺寸薄壁椭球瓜瓣构件进行工艺改进。通过仿真分析,以壁厚分布、成形质量为指标,分析液室压力等关键工艺参数的合理范围,得到液室压力加载到2 MPa即可满足瓜瓣壁厚均匀性要求,减薄分布区间在3. 238%～5. 703%时,可以达到理想的减薄来抑制回弹,并保证产品性能。进一步通过现场试验分析零件拉深成形后缺陷形成机制和控制措施,研究各工艺参数对零件成形质量的影响,通过控制初期液室压力并配合法兰大量润滑方式可以有效改善成形过程中的拉裂及起皱缺陷,试制出满足技术指标的椭球瓜瓣构件,成形零件型面贴胎精度小于2 mm,减薄率分布区间为3. 4%～4. 94%,实现了大尺寸薄壁椭球瓜瓣构件的充液成形。     

多步管材充液成形技术在大胀形率复杂截面零件中的应用

传统管材充液成形工艺在成形大胀形率复杂截面零件过程中,受模具形面限制,材料很难在环向均匀流动,从而导致成形失败。针对以上问题,利用有限元仿真方法,总结危险点的成形规律,建立几何模型与力学模型,得到应力沿环向的分布规律,指出危险点变形失稳的原因。在此基础之上,将材料沿环向的变形过程分解为在环上的拉伸变形和在形状上的屈曲变形两个阶段,提出了一种新的多步管材充液成形工艺,并以某型航空发动机的导流叶片衬管为例,进行试验验证。结果表明,多步管材充液成形工艺可以有效降低材料在高压成形阶段的减薄,提高成形精度,降低设备负载。