汽车桥壳机械式胀形关键技术

采用汽车桥壳机械式胀形新工艺,利用DEFORM-3D有限元软件对汽车桥壳机械式胀形过程进行数值模拟,分析成形管件的成形规律,并在现有设备上进行了相关物理实验。研究结果表明,机械式胀形桥壳的工艺孔两端区域受到拉应力的作用而出现壁厚减薄现象,中间区域受压应力的作用而产生起皱缺陷。通过采用以椭圆形工艺孔替代长工艺孔,同时在工艺孔中间区域设计三角槽的改进方案,其成形效果表明,改进的工艺方案有效的缓解了工艺孔两端区域的壁厚减薄的程度,同时避免了中间区域起皱的缺陷。     

汽车桥壳机械式胀形数值模拟及实验

基于有限元分析软件MARC平台建立汽车桥壳胀形三维有限元模型,采用理论分析、计算机数值模拟和物理实验相结合的方法研究桥壳机械式胀形工艺。对该工艺坯料变形区的受力状态,及易产生折叠和拉裂的潜在区域进行分析与预测,获得金属流动、应力应变分布及壁厚的变化规律;采用无缝钢管在630kN压力机上进行物理实验,验证工艺方案的可行性。实验结果表明,采用机械式胀形工艺方案试制的桥壳成形效果较好,测量的壁厚分布规律与有限元模拟结果吻合,可为桥壳批量化生产提供参考依据。     

一种改进的损伤断裂准则及其在板料成形中的应用

将Lemaitre损伤断裂准则中的单轴应力状态的线性损伤修正为多轴应力状态的非线性损伤,并以铝合金5052-O筒形件冲压实验为例,揭示了工件的等效应力、等效塑性应变和单位体积损伤值分布规律,分析了模拟和试验成形件深度和壁厚的相对误差,用于评估改进的Lemaitre损伤断裂准则在板料成形工艺中的适用性。结果表明:在使用了改进的Lemaitre损伤断裂准则的筒形件冲压模拟中,工件的等效应力和等效塑性应变的最大值都出现在圆板与凸模圆角接触的区域,且材料的单位体积损伤值达到1的区域发生了破裂。采用改进的Lemaitre损伤断裂准则预测得到的成形深度误差和壁厚最大误差分别仅为6.5%和9.2%。     

封严圈锻造应力裂纹分析与预防

采用金相分析、断口分析、有限元模拟、试验验证相结合的方法,对某航空发动机封严圈锻件分模面位置裂纹产生的原因进行了分析和验证。结果表明:分模面转接R处裂纹的产生主要与预锻坯尺寸有关,如环形坯料局部厚度偏大,则模锻成形过程中局部多余金属形成飞边时,R处流动速度差异增大,附加应力也随之增大,当附加应力与外界作用的应力之和超出材料的强度极限时即产生裂纹。此外,模具飞边槽圆角半径r值和桥部高度尺寸偏小,会增大裂纹出现的倾向。改进环形坯料壁厚控制的工艺方法,最大壁厚不大于21 mm;模具飞边槽桥部高度增加至8 mm,圆角半径增大至5 mm,同时控制锻坯的加热过程、模具温度和润滑等可有效预防此锻造裂纹。     

基于Simufact变薄拉伸锡青铜滑动轴承的应力应变分析

在相同减薄率下,基于Simufact软件对QSn7-0.2锡青铜滑动轴承(同一毛坯)分别进行1次变薄拉伸成形与3次连续变薄拉伸成形的数值模拟,以变薄拉伸后滑动轴承成形件沿壁厚方向的等效塑性应变与等效应力为评价指标,选取最佳成形工艺。结果发现,3次连续变薄拉伸的等效塑性应变与等效应力皆大于1次变薄拉伸;且1次变薄拉伸在壁厚方向上的应力、应变变化较小;沿壁厚方向由外至内,变薄拉伸的等效塑性应变呈逐渐减小的趋势,等效应力则是先减小后增大。     

螺杆钻具双等壁厚金属定子外高压成形方法研究

为了解决页岩气开采用螺杆钻具双等壁厚定子内螺旋曲面难加工的问题,建立双等壁厚定子的外高压成形数值模拟模型,研究管坯几何尺寸、液压力大小和回弹对定子成形质量的影响规律,通过实验和三维测量验证了数值模拟模型的准确性。结果表明：管坯几何尺寸与壁厚、等效塑性应变、位移、残余应力和间隙值成正比;成形液压力达到150 MPa及以上对等效塑性应变、壁厚几乎没有影响;定子胀型区域的回弹量大于过渡区域和接触区域;当成形液压力为210 MPa,管坯内径为88 mm,定子成形质量最优。     

板材两点对称式渐进成形轨迹的数值模拟研究

针对分层渐进成形中金属板材易破裂的问题,在两点对称式渐进成形工艺的基础上,建立了有限元模型,确定了工具头的加工轨迹,选定合理的工艺参数。采用分层渐进成形和螺旋渐进成形的方式,利用MSC.MARC软件对圆锥台制件的渐进成形过程进行了数值模拟,对比分析了两种成形方式下目标制件的壁厚均匀性、等效塑性应变和应力状态。结果表明:与分层渐进成形相比,螺旋渐进成形使目标制件成形区域的壁厚均匀性提高了2.3%;在螺旋渐进成形方式下,等效塑性应变的变化量更小,变形更加均匀,应力三轴度较小,成形质量更高。     

双金属复合无缝钢管冷轧成型过程的数值研究

采用非线性有限元法对不锈钢/碳钢双金属复合钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧成型过程包括稳定轧制阶段和钢管冷轧脱模以后的位移场和应力应变场。计算结果显示,冷轧成型过程的应力分布十分复杂,在环向没有对称性。本文根据计算结果绘制了钢管的径向、环向及轴向应力分布图。在稳定轧制阶段,径向应力在内层钢管内壁,减径量越大,径向应力越小;环向应力在碳钢和不锈钢界面位置和内层不锈钢管的内壁,减径量越大,环向应力越小;轴向应力与减径量的大小成反比关系。采用冷轧成型工艺生产双金属无缝钢管,成品钢管的直径精度较高,壁厚精度低于直径精度。参数研究表明,计算直径接近理论值,受减径量的影响相对较小;计算壁厚与理论值有一定误差,钢管壁厚精度随减径量的增加而降低。对于本文计算的外径为202 mm,壁厚为11 mm的双金属复合管,在减径量为2 mm时的壁厚相对误差仍小于5%。同时,双金属复合管外层碳钢钢管壁厚变化量相对较大而内层不锈钢管的壁厚变化相对较小。论文的研究成果对于双金属复合钢管冷轧成型工艺设计、孔型和轧辊设计具有参考价值。     

加载方式对汽车桥壳压制成形的影响

针对某中型卡车桥壳胀压成形工艺中预成形管坯压制成形过程,给定几种不同的外压及内压加载方式;利用有限元软件ABAQUS对压制成形过程进行数值模拟,通过比较桥壳制件成形后的贴模性、壁厚分布,揭示外压和内压加载方式对压制成形的影响;并进行预成形管坯的压制成形工艺实验,实测了样件的外形及壁厚,实验结果与有限元模拟结果相吻合。     

工程自卸车用铸钢桥壳轻量化研究

通过优化铸钢桥壳化学成分的配比、铸造工艺方法的改进,热处理工艺改善,脱碳方法控制研究,提高了铸钢桥壳的强度、硬度等力学性能;提高了铸钢桥壳的表面质量、使用寿命及安全可靠性。结果表明,获得的铸钢桥壳外观轮廓清晰,尺寸精度高,无气孔、夹渣、粘砂、缩松和缩孔等铸造缺陷,解决了铸件内在质量问题,达到了减轻铸钢桥壳自重,轻量化的目的。