各向异性ZK60镁合金板材拉深成形过程中凸耳行为研究

利用电子背散射衍射(EBSD)成像技术,分析了各向异性ZK60镁合金板材原始织构类型;采用单向拉伸实验和拉深实验,研究了ZK60镁合金板材的各向异性行为。通过实验研究了ZK60镁合金板材拉深成形过程的凸耳形成及演变规律。结果表明:拉深件的平均凸耳率随着成形温度的升高而增大,这与平面各向异性系数Δr有密切关系;平均凸耳率随拉深比的增大呈先增大后减小的变化趋势;拉深件凸模圆角部位与轧制方向呈45°的厚向应变高于0°和90°方向,其原因在于该方向具有最大的塑性应变比r;拉深件筒壁减薄区0°方向的厚向应变小于45°和90°方向,其原因在于该方向具有最小的塑性应变比r。     

基于Dynaform铝制错列锯齿翅片成形有限元模拟

使用有限元软件模拟了翅片成形与卸载回弹过程,研究了冲压压力对翅片成形过程的影响.结果表明:翅片成形过程中,板料变形主要集中在锯齿上.冲压压力为20 MPa时,成形较好;铝板的厚度变化较小,最小板厚是1.96 mm,减薄率是8％.错列锯齿翅片大多数区域的应力、应变分布均匀平稳,但在锯齿端部,铝板的应力、应变复杂,易产生缺陷,在成形过程中应采取必要的应对措施.     

时效硬化对6021-T4铝板成形性影响及冲压工艺稳健设计

6021-T4铝板由于存在时效硬化现象,其材料参数随存放时间变动较大,造成铝板冲压成形不稳定;通过拉伸试验测得铝板规定使用期内(6个月)材料参数的变动范围,应用数值模拟分析时效硬化对其成形性能的影响;采用田口方法对冲压工艺进行稳健设计,将凸模圆角、凹模圆角和压边力等工艺参数作为控制因子,屈服强度、硬化指数、厚向异性系数等材料参数作为噪声因子,确定试验方案,以SN比为分析指标,找出控制因子的最优组合,完成铝板冲压工艺设计,削弱时效硬化对铝板成形性能的影响。     

板料各向异性对拉深成形型面接触应力的影响

针对板料冲压过程中的接触应力过大和分布不均导致模具的局部过早磨损问题,以典型的杯形件拉深成形过程为研究对象,研究板料的厚向异性指数R-和板平面各向异性度ΔR对接触应力的影响。推导了凹模圆角部位的接触应力计算式,分析了接触应力与R-和径向应力分布的关系;利用有限元法分别研究了各向同性板料、厚向异性板料、平面异性板料的接触应力在模具型面上的分布特征。理论计算与有限元模拟结果相吻合,研究表明,接触应力大小与R-成反比且其分布规律与板平面各向异性度有关,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最大,当ΔR0时,接触应力在轧制方向最小。     

基于Dynaform的铝合金筒形件拉深成形

利用实验与数值模拟结合的方式,研究了6061铝合金板料室温下的成形能力,以期为工程应用提供理论参考。物理实验中材料的极限拉深比LDR为1. 67,经Dynaform有限元模拟后,LDR与物理实验高度吻合。实验表明:材料的最大减薄率随着冲压速度的增大和压边力的上升而不断增大,最大增厚率随着冲压速度的增大和压边力的上升而逐渐减小。通过有限元模拟后的厚度变化曲线图发现,筒形件在直壁区域和底部区域厚度变化不明显,越靠近凸模圆角减薄率变化越大,且减薄率随着坯料直径的增大而不断增大,这与拉深件纵截面厚度跟踪点测得的数据变化趋势一致。说明在同等条件下,Dynaform有限元模拟对铝合金冲压成形具有一定的指导意义。     

基于Co元素的冲压模具磨损的仿真预测

以0.2 mm的C5210R-EH磷青铜材料冲裁过程中的模具磨损作为研究对象,分析了板料冲裁变形过程中的接触摩擦情况。基于骨架理论和复合强化理论,运用Co元素的变化量对凸模的磨损进行评价,借助DEFORM-2D软件对板料冲裁变形过程中的凸模磨损分布情况进行有限元仿真,分析了冲裁工艺参数对Co元素的变化量以及凸模磨损的影响变化趋势。研究结果表明:凸模端面的磨损量远小于侧壁的磨损量;凸模的磨损深度以及Co元素的变化量随着冲裁间隙的不断增大而减小,随着冲裁速度的不断增大而逐渐增加,而随着凸模刃口圆角半径的逐渐增大则呈现出先减小后增大的变化趋势,研究结果为冲压模具磨损的仿真预测提供了一种评价方法。     

非圆冲裁技术在精密冲压成形中的应用

在冲压工艺中，成形加工前往往需要对材料进行分离，冲裁是分离工艺中常见的形式，即用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，这些工件即为下道成形工序的毛坯。对圆形毛坯进行成形加工是冲压最常见形式，因而圆形冲裁也就是最常用的分离加工。根据金属板材的冲压成形性能，金属板材具有厚向异性和平面各向异性，由于板材轧制时的方向性，其平面内各方向的厚向异性系数r是不同的，若板材平面方向性大，在拉伸、翻边、胀形等冲压过程中，能够引起毛坯变形的不均匀分布，产生制耳现象。其结果可能因为局部变形程度的加大而使总体的极限变…     

预胀压力对轧制差厚板筒形件充液拉深成形的影响

为了进一步提高轧制差厚板的成形性能,将充液拉深工艺引入轧制差厚板的成形中,并重点考虑预胀形工艺的影响。通过数值模拟技术对轧制差厚板筒形件充液拉深成形过程进行了研究,确定了合理的液体压力加载路径,讨论了不同预胀压力作用下轧制差厚板的厚度过渡区的偏移以及厚度减薄情况,最终得到合适的预胀压力数值。研究认为:随着预胀压力的增大,轧制差厚板的最大厚度减薄率呈现先减小后增大的趋势,厚度过渡区偏移量则呈现不断减小的趋势;预胀压力为1.00 MPa时,能够获取较小的最大厚度减薄率,并将厚度过渡区偏移量抑制在较低的水平,从而改善轧制差厚板的成形性能。     

铝合金板弯曲回弹试验与有限元仿真

采用NUMISHEET'2002会议提出的铝合金板6111-T4大曲率半径纯弯曲回弹试验方案,在不同冲压行程下,对板料不同轧制方向的回弹角、成形力等进行试验研究.基于有限元软件eta/Dynaforrn,运用Hill'48屈服准则和Barlat'89屈服准则,模型分别采用指数强化模型和线性强化模型进行有限元仿真,与试验结果对比表明:随着凸模行程增加,冲压力增大,回弹后夹角增大;采用Barlat'89屈服准则和指数强化模型板料回弹值精度最高,误差为8.86％;采用Hill '48屈服准则和指数强化模型次之,误差为14.67％;屈服准则的选取对预测板料回弹量有较大影响,而强化模式的选取对回弹量的影响则不显著.     

铝合金板弯曲回弹试验与有限元仿真

采用NUMISHEET2002会议提出的铝合金板6111-T4大曲率半径纯弯曲回弹试验方案,在不同冲压行程下,对板料不同轧制方向的回弹角、成形力等进行试验研究。基于有限元软件eta/Dynaform,运用Hill48屈服准则和Barlat89屈服准则,模型分别采用指数强化模型和线性强化模型进行有限元仿真,与试验结果对比表明:随着凸模行程增加,冲压力增大,回弹后夹角增大;采用Barlat89屈服准则和指数强化模型板料回弹值精度最高,误差为8.86%;采用Hill48屈服准则和指数强化模型次之,误差为14.67%;屈服准则的选取对预测板料回弹量有较大影响,而强化模式的选取对回弹量的影响则不显著。     

不同厚度304不锈钢薄板微盒形件拉深试验研究

微拉深是一种高效加工开口型薄壁零件的工艺方法,但由于尺度的减小,常规拉深工艺的材料和模具无法满足微拉深的要求。采用5 mm×10 mm凸模对厚度100、200μm的SUS304薄板进行了微拉伸试验,对拉深试样进行了镶嵌打磨,测量其剖切面厚度减薄率分布以及关键部位厚度方向的微硬度分布。结果发现微盒形件最大减薄发生在凸模圆角附近,厚度减小,薄板减薄分布不均匀性增加;凸模圆角部位发生明显的加工硬化现象。试样厚度减小,圆角部位厚度中心层低硬度区现象减弱。即薄板厚度减小,拉深成形中的变形协调条件减弱,变形不均匀性增加,成形能力下降。     

3104铝合金罐用板材减薄技术研究

从易拉罐罐体成形工艺、板材厚度与减薄能力、罐体变薄拉深过程的应力变化、模具结构对减薄能力的影响等方面,分析了板厚为0.265 mm的3104铝合金板材成形罐体的可行性。结果表明:在选用硬质合金作为拉深凸模材料,严格控制凸凹模的圆角半径,凹模锥角α控制在5°～8°范围内,控制好变薄拉深各道次的缩减率,罐底沟内壁圆角取R=1 mm,并适当提高底部拱形深度等合理模具结构设计的工艺条件下,3104铝合金罐用板材减薄至0.265mm是可以实现的。经过再次拉深及三次减薄后,罐体最薄壁厚可达到0.0989 mm,并能满足耐压力的要求。     

凸模圆角半径对钢板冲压成形的影响

圆角半径的确定一直是冲压件工艺设计的关键技术,本文采用实验与理论模型相结合的手段,研究了凸模圆角半径对钢板冲压成形的影响。结果表明：冲压成形中的开裂位置和凸模圆角大小有关;圆角处的减薄率基本上与相对圆角半径R／t成反比;极限成形高度随凸模圆角半径的增大而增大。     

轧制差厚板筒形件充液拉深成形影响因素的灰色关联分析

针对轧制差厚板零件在传统拉深成形工艺中易产生成形缺陷的问题，将充液拉深工艺引入轧制差厚板筒形件的成形中，并通过数值模拟技术对轧制差厚板充液拉深成形过程进行了研究。分析了液池压力对轧制差厚板成形性能的影响，并通过正交试验结合灰色理论讨论了不同工艺参数对轧制差厚板成形性能的影响规律。研究表明：充液拉深成形工艺相对于传统拉深成形工艺能够获取成形性能更好的轧制差厚板。随着液池压力的增加，轧制差厚板筒形件最大厚度减薄率呈现先减小后增大的趋势，而过渡区最大移动量逐渐减小，采用10 MPa的液池压力能够获取较小的最大厚度减薄率，并将过渡区最大移动量限制在较低水平。摩擦因数、压边力以及液池压力对于轧制差厚板充液拉深成形性能的影响程度是依次降低的，采用灰色关联分析获取的优化工艺参数组合可以提高轧制差厚板的成形性能。     

可调节的板料无铆钉滚压连接装置设计

针对传统的板料无铆钉连接技术需要专用的设备及模具,并且凹模结构复杂等问题,设计开发了一种简单实用的板材无铆钉滚压连接装置,该装置不需要专用的压力成形设备,通过一对凸模的旋转运动实现板料连接。通过设计合理的凸模和凹模的结构尺寸,分别对厚度为1.2 mm的Al5052铝板和厚度为1.5 mm的Al1060铝板进行了滚压连接试验,对所得的滚压试件进行断面观测试验和抗剪试验,得到相关几何参数及接头抗剪力。试验结果表明:该装置结构简单,能够实现不同厚度板料的连接,凸模旋转的垂直压下量对接头互锁值和底厚值的影响较大,对颈厚值的影响较小,合理地控制凸模旋转的垂直压下量和凸模间距可以提高接头的连接质量。     

厚向异性系数对无铆连接质量的影响

为了研究板料厚向异性系数对无铆连接质量的影响,采用3种轧制规程将厚度为8 mm的Al6061板料进行轧制处理,得到最终厚度为2 mm的板料,并对轧制后板料进行退火处理,以消除板料内部的残余应力。通过拉伸试验测定不同轧制道次,即经4道次轧制、6道次轧制、8道次轧制以及未轧制4种状态下的r值,应用有限元和无铆连接试验对不同组合的板料进行铆接,并对结果进行对比分析。研究表明:不同的轧制道次可改变板料的厚向异性系数,厚向异性系数是影响无铆连接质量的重要因素,且厚向异性系数较大的板料有利于在无铆连接过程中实现更高质量的连接接头。     

管材弯曲中外侧壁厚变化的数值模拟

回转牵引式弯曲成形是一种高质量、高效率的管材弯曲成形方式,能够有效地防止起皱、管壁的过分减薄和截面的椭圆化等成形缺陷.以圆形钢管为研究对象,采用有限元软件DEFORM-3D对弯曲成形过程进行数值模拟,找出管壁最大减薄处所在的位置,并获得滚珠与管壁的间隙、滚珠角速度及压力模速度对弯管外侧壁厚变化的影响规律.结果表明,随着滚珠与管壁间隙的增大,管壁受滚珠的影响变小,即壁厚变化较小;随着滚珠角速度的增大,壁厚变化先减小后增大,当滚珠角速度与弯曲模角速度大小相同时,壁厚变化最小;随着压力模速度的增大,壁厚变化渐渐变小,当压力模速度为64.28 mm·s-1时,壁厚变化最小.采用数值模拟后的优化参数在弯管机上进行试制,生产出合格件,模拟结果与实验结果基本吻合.     

基于Deform-3D的铝合金圆筒件冲锻成形压边力模拟分析

针对铝合金板材在冲锻成形过程中的压边圈的作用、压边圈与凹模间隙、最大压边力的变化因素进行研究。采用Deform-3D软件进行数值模拟,以防止铝合金圆筒件冲锻过程出现拉裂、口部高低边与凸耳等影响其质量的问题。计算得到了铝合金圆筒件在压边圈与凹模间隙不同时的压边力曲线、载荷-行程曲线、等效应变值和损伤值,对比了不同间隙时的最终成形质量。模拟表明:薄板冲锻过程应采用压边装置防止起皱;当压边圈与凹模间隙≤3. 3 mm时,板料因压边力过大被拉裂;当两者之间间隙 3. 3 mm时,压边力最大值总体随间隙的增大而减小,最大压边力所对应的凸模压力也减小,而最终成形时所需的力增大;最终确定了两者之间的最佳间隙为3. 6 mm。     

Fe-12Mn-2Al-0.1C冷轧钢板冲压成形数值模拟与实验

以Fe-12Mn-2Al-0.1C冷轧钢板为研究对象，进行了扩孔成形实验，获得了不同冲压速度下的扩孔率，讨论了冲压速度对板料成形性能的影响机制。使用Dynaform 9.2有限元仿真软件对钢板扩孔成形过程进行了数值模拟，获得了该材料在不同虚拟凸模速度下的扩孔成形极限图、板料厚度以及扩孔率。通过数值模拟发现，扩孔率随着虚拟凸模速度的增加大体呈上升趋势，在虚拟凸模速度为15000 mm·s^-1时进行扩孔，既能保持冲压件板形，又可改善其扩孔性能。实验结果表明，扩孔率随着冲压速度的增大呈先上升后下降的趋势并在冲压速度为20 mm·min^-1时获得最大扩孔率50.90%;冲压成形过程中的冲压速度决定了相变诱导塑性(TRIP)效应中残余奥氏体的相变速率，从而决定了钢板的成形性能。     

基于ABAQUS的铜钢复合板弯片冲压模拟与模具设计

某铜钢复合板弯片由于弯曲半径小,在冲压成形中易出现开裂和褶皱问题。本文采用ABAQUS三维有限元软件模拟了复合弯片热成形,分析了模具圆角、拉深模具间隙对复合弯片的成形应力及厚度的影响,确定了模具参数,并进行了弯片成形试验。结果表明:增大凹模圆角可以降低复合成形应力及厚度变化;在拉深间隙1 mm时可以得到较低的成形应力及厚度减薄;模拟的复合弯片成形厚度变化与试验成形的弯片厚度变化基本一致。