偏心正旋工艺参数对起旋端壁厚影响规律研究

采用ANSYS软件对偏心类管件缩径旋压进行了三维有限元数值模拟，并对毛坯壁厚分布随时间的变化规律进行了深入研究，探讨了偏心量、名义压下量、进给比以及摩擦因数对起旋端壁厚减薄的影响规律，所得结果对于工艺参数的优化设计具有指导意义。     

工艺参数对筒形件错距正旋成形尺寸精度的影响

采用单因素试验设计方法,通过测量旋压件轴向不同位置处的内、外径值,获得了旋压件内径扩径量、外径偏差、壁厚偏差沿轴向的分布规律,并由此得到了工艺参数对旋压件尺寸精度的影响规律。结果表明:在筒形件错距正旋成形过程中,进给比对旋压件内径扩径量的影响最大,减薄率次之,随着进给比和减薄率的增大,最大内径扩径量减小,较小的径向错距有利于减小最大内径扩径量;工艺参数对旋压件外径偏差和壁厚偏差的影响规律基本一致,随着减薄率和径向错距的增加,外径偏差和壁厚偏差均增大,旋压件底部和口部位置处的外径偏差和壁厚偏差随进给比的增大而增大,旋压件中部的外径偏差随进给比的增大先增大后减小。     

无缝气瓶收口热旋压成形过程的数值模拟及分析

通过MSC.Marc有限元分析软件模拟气瓶收口热旋压的成形过程,分析了在不同温度和进给率下管坯壁厚、等效应变速率、应力及旋压力的变化规律.结果表明:径向旋压力与总旋压力很接近,导致管坯周向受压,壁厚在不同区段出现程度不同的减薄和增大;随着旋压温度和旋轮进给率的增加,管坯起旋点处单元壁厚减薄增加,直壁和口部单元的壁厚增厚...     

锥形件剪旋变形分析

根据剪旋过程的实际情况进行了应力应变分析，对剪旋变形机理提出了新的见解，将剪旋变形区分为拉弯区和辗压变形区。前者的受力情况类似于胀形，后者为母线方向拉应力作用下的辗压变形，该区起主要减薄壁厚的作用。此外，本文利用Z形图对剪旋的各种状态进行了应力应变分析，并确定出了剪旋时最佳应力应变状态的区域。     

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。     

工艺参数对高温合金薄壁异型曲面件旋压成形质量的影响

研究了进给比、芯模转速、旋压温度和坯料直径对GH3128高温合金薄壁异型曲面构件热旋成形质量的影响。结果表明，在给定参数内，随着进给比的增大，壁厚减薄量减小，但起皱程度增大。随着芯模转速的增加，壁厚减薄量增大，但起皱程度减小。随着旋压温度的升高，壁厚减薄量呈现先增大后减小的趋势，而起皱程度呈现先减小后增大的趋势。随着坯料直径的增大，壁厚减薄量和起皱程度都呈现出逐渐增大的趋势。综上，在给定参数内，进给比、芯模转速和旋压温度3种参数对壁厚减薄量和起皱程度的影响规律均呈现相反的变化趋势，而坯料直径对起皱程度和壁厚减薄量的影响变化趋势一致，因此为了得到较小的壁厚减薄量和起皱程度，进给比、芯模转速和旋压温度应该取参数范围的中间值，而坯料直径可在满足成形要求的前提下取较小值，据此确定了最优的旋压参数组合。     

筒形件旋压成形的有限元数值模拟研究

运用ABAQUS软件的非线性接触对筒形件旋压成形进行数值模拟.当毛坯壁厚为5 mrn时,正旋和反旋最适减薄率分别为32％和30％,一次旋压合格工件的极限减薄率分别为48％和42 ％.随着毛坯壁厚的增加,极限减薄率将减小,且正旋和反旋的最适减薄率也随之减小.当毛坯壁厚达到7 mm时,旋压力的增长率将明显提高.研究表明,利用有限元数值模拟可为选定工艺技术参数、提高产品质量和减少试加工过程提供有效的途径.     

对轮旋压的正交试验数值模拟

为研究对轮旋压工艺参数对壁厚差及扩径量的影响,根据对轮旋压的工艺特点并结合有限元平台ANSYS软件,对筒形件旋压过程进行数值模拟,建立了三维有限元模型。采用正交试验法对对轮旋压成形工艺参数进行分析,获得了影响壁厚差和扩径量的因素主次顺序。研究结果表明,对轮旋压成形过程中,影响旋压件壁厚差因素的主次顺序为:减薄率进给比旋轮圆角半径;影响旋压件扩径量因素的主次顺序为:减薄率旋轮圆角半径进给比。     

流动缩旋紫铜筒体的试验分析

此文论述了紫铜结晶筒体流动缩旋成形的试验过程，采用流动旋压缩旋筒形件的试验研究，实现了减径为主的缩旋成形，旋出了满足紫铜结晶器精加工要求的大直径厚壁筒体。     

空心螺柱旋弧焊接方法

基于纵向发散型磁场迫使电弧沿螺柱壁旋转的思路,提出了空心螺柱旋弧焊接新工艺。针对外径12mm、壁厚3mm的空心螺柱,实现了螺柱焊电弧绕螺柱四周壁的均匀旋转。焊接工艺试验表明,旋弧螺柱焊工艺参数明显大于同外径实心螺柱,焊接工艺有较大的规范窗口,但相对实心螺柱窗口变窄,最佳旋弧电流参数范围为1～2A,焊接时间为600～700ms,焊接电流为800～900A。接头性能检测表明,旋弧螺柱焊获得了饱满美观的螺柱焊成形,宏观组织检测未发现未熔合、夹渣、气孔等焊接缺陷,界面焊合率达到了100%,接头强度可保持在330～390MPa。     

大型复杂薄壁壳体多道次旋压过程中的壁厚变化

基于ABAQUS/Explicit和Standard建立的包含回弹与退火的大型复杂薄壁壳体多道次旋压全过程模拟模型,分析了该过程中壁厚的分布与变化及工艺参数对壁厚的影响规律。结果表明,壁厚减薄经历了剪切减薄和拉薄两个阶段,壁厚剧烈减薄部位位于旋轮后方的环带并向工件口部移动,而且其值逐渐减小;壁厚沿工件母线方向分布不均匀,沿周向分布较均匀;回弹对壁厚的分布影响不大。摩擦系数在一定范围内的增大,可以有效地抑制第一道次旋压过程中壁厚过度减薄的发生,使壁厚分布更均匀;而旋轮进给比对工件壁厚的影响与摩擦系数的作用相反。在后续道次旋压过程中,工件壁厚差随着摩擦系数的增大先减小后增大,随着旋轮进给比的增大逐渐减小。这些结果可为大型复杂薄壁壳体多道次旋压成形参数的确定和优化设计提供理论依据。     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

筒形件三旋轮缩径旋压过程的数值模拟

利用ANSYS软件对筒形件3旋轮缩径旋压过程进行了三维有限元数值模拟，获得了应力、应变的分布情况，并对缩径旋压时起旋点附近的局部变薄及口部扩径现象进行了分析。模拟结果与实际旋压过程相一致。     

基于满意度函数的强力旋压壁厚偏差稳健设计优化

为提高强力旋压筒体成形质量的稳定性、得到整体尺寸精度更稳定的旋压筒体,在Simufact.forming有限元软件中进行强力旋压数值模拟,选择30Cr3高强度钢作为旋压材料,筛选优化工艺参数为减薄率、进给速率与轴向错距,并以旋压筒体壁厚偏差为优化目标。通过引入熵权理论对传统的双响应曲面进行改进,设计了一种更优的满意度函数对强力旋压筒体壁厚偏差进行稳健优化设计。应用GRG法对得到的满意度函数进行求解,得到壁厚稳定的强力旋压优化参数。结果表明:减薄率为57.8%、进给速率为1.232 mm·s^-1、轴向错距为3.57 mm时,得到的旋压筒体壁厚偏差均值为0.051 mm、标准差为0.0172 mm,得到的满意度函数值为0.8218,此时旋压筒体的壁厚更接近名义值,整体壁厚也更均匀。在对有限元仿真的试验验证中,其相对误差较小、可靠性表现良好,对旋压成形工艺有较大的指导意义。     

大型薄壁筒形件对轮旋压成形数值模拟及成形精度分析

为了研究对轮旋压成形机理,突破对轮旋压成形精度控制技术,采用有限元方法分析了道次减薄率、进给比、旋轮成形角以及内旋轮圆角半径等工艺参数对旋压件圆度、直线度及壁厚差的影响。结果显示:当道次减薄率Ψt=20%~30%、进给比f=1.5~2.0 mm·r-1、旋轮成形角αρ=25°、内旋轮圆角半径rρ内=10 mm时,旋压件成形精度最高。同时,分析了在总压下量为9 mm时,内、外旋轮在不同压下量下对成形精度的影响。结果表明:当外旋轮压下量为5 mm、内旋轮压下量为4 mm时,旋压件精度最高。最后,通过工艺实验验证了有限元仿真结果的准确性,结果显示两者偏差小于15%。     

壁厚变薄直径缩小空心件的变薄拉深

通过薄壁、变壁厚、厚底、大高度的空心零件成形,介绍了变薄拉深工艺的特点,分析了壁厚变薄、直径缩小的变薄拉深变形过程,给出了变形程度的表示方法——加工率,提出了该类变薄拉深的工艺参数计算方法,可为同类型零件变薄拉深工艺计算提供参考。     

A study of effects of roller path profiles on tool forces and part wall thickness variation in conventional metal spinning

Sheet metal spinning has seen significant developments in recent years. However, in the present industrial practice, the process design still highly relies on undocumented expertise; trial-and-error approach is commonly used to design the roller path and passes. In this paper, four different roller path profiles, i.e. combined concave and convex, convex, linear, and concave, have been designed and used to carry out spinning experiments and to conduct finite element (FE) analysis. The effects of these roller paths on tool forces, part wall thickness and stress variations in conventional metal spinning have been analysed numerically. The results show that the concave path produces highest tool forces among these four roller path profiles. Using the concave roller path tends to cause higher reductions of wall thickness of the spun part and using the convex roller path helps to maintain the original wall thickness unchanged. A greater curvature of the concave path would result in more thinning in wall thickness of the spun part.     

基于灰色关联度的筒形件二道次强力旋压工艺参数优化

为使锡青铜筒形件具有更高的尺寸精度,对二道次强力旋压加工工艺参数进行优化。减薄率、道次分配比、第1道次进给比和第2道次进给比为主要影响筒形件成形质量的工艺参数,以筒形件的内径扩径量和壁厚偏差为优化目标。采用正交试验和灰色关联度分析法对Simufact仿真模拟软件得到的二道次仿真结果进行工艺参数优化,结果表明:各工艺参数对筒形件成形质量的影响程度依次为:减薄率>道次分配比>第1道次进给比>第2道次进给比。优化后的工艺参数组合为:减薄率为40%、道次分配比为5∶5、第1道次进给比为0.6 mm·r^-1、第2道次进给比为0.6 mm·r^-1,所获的筒形件尺寸精度最优。     

Effects of backward path parameters on formability in conventional spinning of aluminum hemispherical parts

During multi-pass conventional spinning, roller paths combined with the forward and the backward pass are usually used to improve the material formability. In order to understand the backward spinning process properly, the backward roller paths of hemispherical parts with aluminum alloy 2024-O are analyzed. Finite element model with parameterized conventional spinning roller paths, which are based on quadratic Bezier curves, is developed to explore the evolution of the stress, strain and thinning during the backward processes. Analysis of the simulation results reveals stress and strain features of backward pass spinning. According to the findings, the application of the backward pass can obviously improve the uniformity of wall thickness. Furthermore, references of the parameters in future backward path design are provided.     

五边形横截面零件旋压成形壁厚变化规律研究

为探讨非圆截面零件旋压成形时壁厚变化规律,采用MSC.Marc有限元软件对五边形横截面锥形件旋压过程进行数值模拟,获得了工件厚度减薄率沿圆周及母线方向的分布规律;通过分析对比几种不同截面形状的五边形及圆形横截面锥形旋压件的厚度减薄率变化,获得了不同工件截面形状对厚度减薄率的影响规律。结果表明,厚度减薄率沿圆周方向的分布大小与截面圆周方向的轮廓曲率有关,曲率越大的位置厚度减薄率越大,反之亦然。