汽车排气管件内高压成形数值模拟及试验

利用有限元分析软件,对汽车排气管件的压弯和内高压成形过程进行了数值模拟,研究了压弯成形过程中管坯在不同弯曲变形量下的壁厚分布和内高压成形过程中压力加载路径对成形零件壁厚的影响。基于有限元模拟结果,进行了压弯成形和内高压成形实验。结果表明,压弯成形和内高压成形弯曲叠加处最易破裂;通过优化加载路径可避免缺陷,获得壁厚均匀性较好的成形零件;成形实验结果与数值模拟结果一致。     

汽车前指梁多工步成形模拟及试验研究

基于有限元分析软件eta/DYNAFORM,对汽车前指梁的弯曲成形、预成形及内高压成形工艺过程进行了数值模拟。在弯曲成形工步中,研究了管坯各个弯曲位置在相同弯曲半径、不同弯曲角度下的壁厚分布;在预成形工步中主要分析了预制坯形状对前指梁内高压成形的影响;在内高压成形工步中,研究了优化后的预制坯形状对最终成形零件成形缺陷的影响。基于有限元模拟结果,分别进行了弯曲成形、预成形和内高压成形试验。研究结果表明:预制坯形状是决定前指梁内高压能否顺利成形的重要因素;通过改变预成形模具的结构形式,可以得到合理的预制坯形状,避免内高压成形过程中缺陷的产生。实际成形试验结果与数值模拟结果基本一致。     

汽车底盘纵梁多工步成形数值模拟及试验

采用有限元分析软件,对汽车底盘纵梁的弯曲成形、预成形及内高压成形工艺过程进行了数值模拟。研究内容为,在弯曲成形工步中,管坯各个弯曲位置在相同弯曲半径、不同弯曲角度下的壁厚分布;在预成形工步中,管坯压扁过程中弯曲位置的减薄问题;在内高压成形工步中,优化后的压力加载路径对最终成形零件壁厚的影响。基于有限元模拟结果,分别进行了弯曲成形、预成形和内高压成形试验。结果表明,弯曲成形、预成形和内高压成形弯曲叠加处最易破裂;通过改变模具圆角半径可避免破裂缺陷。实际成形试验结果与数值模拟结果基本一致。     

汽车前梁多道次内高压成形

基于动力显示有限元软件eta/DYNAFORM,以汽车前梁为例,开展了回转拉伸弯曲和模具压弯多道次内高压成形工艺过程数值模拟。结合各种成形工艺下汽车前梁内高压成形极限图,分析其成形质量。在此基础上进行管坯回转拉伸预弯曲和内高压成形试验,给出了典型截面的壁厚分布,并与模拟结果进行了比较。研究结果表明,模拟结果与实验结果相一致。预弯曲成形后,管坯壁厚分布对内高压成形结果中壁厚分布具有一定的影响。多道次内高压成形模拟能够提高内高压成形模拟精度。管坯模具压弯的壁厚分布较回转拉伸弯曲的壁厚分布好,利于汽车前梁内高压成形性能提高。     

轿车副车架内高压成形

用内高压成形技术在国内首次成功地试制出全尺寸轿车副车架样件,经检测尺寸满足设计要求。通过合理的弯曲工艺,避免了角部过度减薄引起内高压成形过程中开裂。采用典型截面二维数值模拟和整体零件三维数值模拟相结合的方法,给出了合理的预成形坯形状,控制壁厚分布和避免终成形合模时在分模面上管材被压出。通过该零件研制,基本掌握用内高压成形制造副车架的关键技术。     

薄壁高筋筒形件内高压成形力学条件分析(英文)

为探讨薄壁高筋筒形件整体内高压成形的可行性,采用力学分析和数值模拟相结合的方法,研究了一端约束、一段自由约束特征的薄板(加强筋)失稳的力学条件。基于"板条梁"理论给出了筋板失稳欧拉力的数学表达式。结合数值模拟分析了筋板高度和内径对失稳的影响。结果表明:对于1Cr18Ni9Ti薄壁高筋筒形件胀形量为20%时其临界高厚比和径厚比分别为14和30。随着高厚比增大,成形性降低,随着径厚比增大,成形性提高。绘制了内高压成形窗口图,为薄壁高筋筒形件内高压成形规律的深入研究和内高压成形工艺设计奠定了理论基础。     

内高压成形起皱行为的研究

对内高压成形起皱过程进行了理论分析、数值模拟和实验研究．分析了加载路径、成形区长径比等因素对皱纹数量和工件成形效果的影响．结果表明：不是所有的皱纹都是失效形式，在某些情况下，管料起皱后仍然可以成形，关键是获得有益皱而不是死皱，通过起皱在成形区聚料是一种有效的预成形方法，该方法拓宽了内高压成形区间．     

轿车发动机横梁内高压成形仿真研究

与传统冲压焊接工艺相比,管件内高压成形工艺具有成形精度高、质量轻、材料省等优点。因此,管件内高压成形技术成为从制造工艺上降低车身质量的主要途径之一。利用自制设备对简单管件进行内高压成形实验,并借助有限元软件对其成形全过程进行数值模拟,通过实验验证仿真结果的正确性和可靠性。基于此,对发动机横梁内高压成形过程进行仿真分析,主要研究摩擦因数、轴向补料路径对成形质量的影响规律。仿真结果表明:减小摩擦因数可有效降低发动机横梁壁厚减薄程度,轴向补料路径对其厚度分布影响较为明显。     

防锈铝变径管内高压成形过程数值模拟

内高压成形技术具有诸多的优点如零件具有重量轻、刚度好、零件数量少、可减少后续机械加工和组装焊接量及成本低等, 广泛应用于宇航、汽车等工业. 采用数值模拟技术对防锈铝内高压成形过程中材料的合理流动趋势及其对最终成形结果的影响进行了分析, 并与实验结果进行了比较. 结果表明低塑性材料-防锈铝成形过程中皱纹的形成及形状是关键, 影响到成形的结果, 应采用合理的工艺参数来控制皱纹的形成.     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理，工艺分类、优点、应用范围和适用材料，综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况，给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的400MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝合金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后指出内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势。     

金属管材成形用高压水溢流压力控制系统研究

针对体积缩小类管材零件的内高压成形工艺特点,提出了一种管材内高压塑性成形用高压水压力控制系统。该压力控制系统主要包括动力系统、控制系统以及实现溢流功能的超高压水阀等关键零部件。该系统通过比例阀控制管材在合模过程中其内部高压水的溢流过程,进而控制管材的内压力,使得管材在合模的过程中同时进行内高压成形。通过液压挤压机和该压力控制系统对DC01焊管进行内高压成形实验。实验结果表明:该压力控制系统可以满足体积缩小类管材零件的内高压成形需求。     

异型变径管内高压成形有限元模拟

通过建立相应的内高压成形有限元模拟模型,用Dynaform有限元分析软件进行模拟分析,研究了异型变径管成形的工艺特点、变形特征及成形参数对成形质量的影响。模拟结果表明,当变径管直径变化率较大时,自由胀形很难成形出理想成品,需采用轴向补料。采用合适的内压加载路径与轴向补料的配合方式能够显著控制起皱、破裂缺陷的产生,使较复杂的异型变径管顺利成形,成形质量较好。     

基于模糊控制的Y形管内高压成形加载路径优化

以薄壁Y形管为例,进行Y形管有限元建模。运用Dynaform有限元仿真软件进行内高压成形数值仿真,探讨Y形管成形规律、主要缺陷形式及缺陷产生位置;分析几何形貌参数、摩擦因数和加载路径等工艺参数对成形质量的影响。选取起皱间隙和贴模长度作为逻辑控制输入,评价成形状态;为优化Y形管内高压成形加载路径,将成形过程分为4个阶段进行模糊控制系统设计。结果表明：加载路径优化后,充模效果获得较大提升。将内高压成形工艺和模糊控制系统应用于某汽车排气系统Y形歧管,进行结构改进与成形工艺优化,获得了满足质量的合格零件。     

Multi-layer sheet hydroforming: Experimental and numerical investigation into the very thin layer in the middle

Sheet hydroforming has gained increasing interest in the automotive and aerospace industries because of its many advantages such as higher forming limitation, good quality of the formed parts and complicated parts can be formed, etc. The main advantage is that the uniform pressure can be transferred to everywhere at the same time. Based on the hydromechanical deep drawing (HDD) with uniform pressure onto the blank, the multi-sheet hydroforming with the very thin middle layer is investigated. Some features of the formed internal, external and middle layers including high drawing ratio, wall thickness distributions, free wrinkling and fracture, etc., are discussed in details. The process parameters’ effect on the forming process and the ways to improve the sheets formability are discussed both for in experiment and simulation. The results from a simulation were in reasonable agreement with those from an experiment.     

提高大,中,小型复杂薄壁铝铸件内在质量的差压铸造工艺方法

通过国内外生产实践，总结出差压铸造的优点及不足，并从机理上解释出形成的原因，进而找到简单易行的改进办法———即在原有的差压铸造主机上切换上不同的控制系统使之成为一机多用（真空差压铸造机、惰性气体保护差压铸造机、差压铸造机、真空低压铸造机、惰性气体保护低压铸造机）的满足柔性生产需要的主机。它是提高大、中、小型复杂铝铸件内在质量（致密度、强度、韧性）的最好工艺途径     

均匀设计法、神经网络和遗传算法结合在内高压成形工艺参数优化中的应用

内高压成形技术是以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术。目前,内高压成形技术越来越受到人们的关注,特别是汽车制造企业。管材的内高压成形过程与很多因素有关,其中施加在管件内部的压力与轴向进给量之间的配比关系尤为重要,对两者的匹配关系进行优化是内高压成形面临的重要课题。传统的优化方法需要大量的模拟计算,耗时多且不易掌握。针对这一问题,该文提出了将均匀设计法、神经网络和遗传算法相结合进行参数优化,既利用了均匀设计试验的均匀可靠性,又运用神经网络的非线性映射、网络推理和预测功能,最后发挥遗传算法的全局优化特性,得出了最优结果,并直接为实际生产提供了可靠的参数依据。     

加载路径对变截面弯曲三通管内高压成形性能的影响

分析比较现有的变截面弯曲三通管内高压成形性能的相关评价指标,提出一种综合性的评价指标,通过有限元模拟,比较了轴向进给力控制和位移控制的优劣,得出了轴向进给力控制方式更符合金属变形规律,能得到更好的成形效果。同时研究了内压力、轴向进给力对变截面弯曲三通管内高压成形性能的影响,内压力过大会造成支管顶部过度减薄甚至破裂,轴向进给量是获得支管高度必要条件,但是进给量过大会使局部壁厚加厚严重;结果表明折线加载路径下零件的成形质量明显优于线性加载路径。     

内高压液力成形缺陷产生及其失效分析

内高压成形技术可以用来加工汽车、宇航等工业领域的许多零件。由于此项技术的影响因素较多 ,成形工艺曲线的加载路径区域窄 ,成形的最佳工艺参数较难掌握。因此 ,成形过程中就会产生形式多种多样的缺陷。本文在实验的基础上 ,对内高压成形过程中失效产生的形式及其消除方法进行了研究 ,力求得出设置最佳工艺参数的规律 ,在此基础上 ,对低塑性材料———LF2M管接头成形进行了研究 ,得出了一些有益的结果。     

空心双拐曲轴内高压成形数值模拟

应用动态显式有限元法对空心双拐曲轴的内高压成形过程进行了模拟分析,研究了加载路径对内高压成形的影响,指出了在加载曲线中存在着最佳成形区间,成形压力小于20MPa时,管坯产生起皱,成形压力大于32MPa时,管坯发生开裂,只有合理的应用加载路径,成形压力介于20MPa与30MPa之间,使轴向进给量可以正好补偿径向的变形量才能获得壁厚较为均匀的合格零件。     

内高压成形塑性屈曲分析

利用塑性稳定性分析理论研究了内高压成形工艺中出现的塑性屈曲失效力学行为。结果表明在一定的范围内,随着内压的增加,轴向临界屈曲载荷随着递增,为内高压成形工艺提供了理论保证;同时在不同的比例加载关系下,周向屈曲波数不尽相同,而且可能出现轴向临界屈曲载荷的“跳跃”现象,该现象的本质含义有待于深入研究。