固体颗粒介质拉深新工艺及成形模具设计

鉴于传统的充液拉深中存在液体介质密封困难、装置复杂等问题,提出了以固体颗粒代替液体介质的新工艺,通过对拉深过程中筒壁的受力分析得出固体颗粒介质拉深新工艺可以有效的减小成形过程中筒壁的拉应力,有利于提高材料的成形极限。自行设计了试验模具,通过对LY12M板料的拉深试验,验证了固体颗粒介质拉深新工艺的可行性,试验获得的极限拉深系数达到了0.51,优于传统刚性模拉深工艺。     

基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺

选用非金属颗粒(NMG)作为研究对象,通过体积压缩试验和NMG在高应力水平下的物理性能试验,得到NMG体积压缩曲线和扩展的Drucker-Prager线性模型参数;通过摩擦强度试验,得到NMG的Mohr-Coulomb模型参数,并与扩展的Drucker-Prager线性模型参数比对基本吻合;测定了NMG与板材在不同正压力下的摩擦因数曲线。以材料性能试验为基础,对基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺进行数值分析;设计制造固体颗粒介质板材成形试验模具,成功制出抛物线形零件。结果表明：固体颗粒介质与板材表面作用所表现出的显著摩擦性能,可以极大限度地发挥板料的成形性能;其工艺控制简便,模具结构简单;成形工件具有表面质量好、贴模性好、精度高等优点,为板材的加工和制备提供了新的方法和手段。     

固体颗粒介质成形新工艺及变形研究

固体颗粒介质成形新工艺,是采用固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用,对金属板料成形的工艺。固体颗粒介质成形新工艺,即可以解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布、便于控制成形、提高材料成形极限、降低投资成本、所得零件表面质量高、成品率高的优点,且固体颗粒无工业污染,可重复使用。该工艺为材料的加工制备提供了新的方法和手段。利用塑性增量理论,对自由变形区任意一点的应变进行了分析,得到了自由变形区任一点的应变及厚度计算公式。采用固体颗粒介质成形工艺,进行板料成形试验,成功试制出多种典型工件;对试验件壁厚分布的计算值和实测值进行了比较,证明理论正确。     

镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数

提出基于固体颗粒介质成形(SGMF)工艺的镁合金板材差温拉深工艺,并展开试验研究。通过对AZ31B镁合金薄板进行差温拉深成形试验,研究了成形温度、拉深速度、压边力、压边间隙、凹模圆角和润滑条件对拉深性能的影响,确定AZ31B镁合金板料最佳成形工艺参数。结果表明:该工艺可显著提高镁合金板材的成形性能,成形温度及拉深速度对板料拉深性能影响较大,板料最佳成形温度区间为290～310℃,颗粒介质与板料理想温差为110～150℃;压边力和压边间隙对拉深性能产生联合影响;此外,凹模圆角和润滑条件也对拉深性能有一定的影响。当上述工艺参数达到最佳值时成功拉深出极限拉深比(LDR)为2.41的工件。     

固体颗粒介质成形工艺几何参数研究

提出了固体颗粒介质成形新工艺,并自行设计制造了板料成形试验模具与装置,成功试制出子午面为抛物线形与锥形两种典型曲面类零件。通过对成形件外轮廓的测量分析知,固体颗粒介质板材成形过程中,自由变形区的形状可用圆函数非常精确的表示。通过圆函数变形模型,推导出两种典型零件成形中压头压入行程与板料最大变形量的函数关系。     

管板材SGMF工艺传压介质的物理性能试验

固体颗粒介质成形工艺(SGMF)是采用固体颗粒代替刚性凸模(或凹模)的作用,对板材、管材等毛坯进行拉深、胀形的半模成形工艺。该工艺不同于传统的软模成形的重要区别是,其采用固体颗粒作为传力介质改变而导致成形规律与众不同。深入探索固体颗粒介质的物理特性,是实现应用该工艺进行实际生产的重要理论依据。文章通过试验,分析了不同粒径GM固体颗粒介质高压下的基本物理性能,得出GM颗粒介质体积压缩率曲线,并给出幂指函数本构关系方程;得出了GM颗粒之间及GM颗粒与板材之间在不同压力状态下的摩擦系数曲线;分析得到GM颗粒介质在轴线方向和底面上的压力传递规律,并给出了数学描述。     

基于DEM-FEM的AZ31B板材软模成形极限预测

针对金属板材固体颗粒介质成形工艺中散体颗粒的离散性能和板材连续变形特点,提出并构建离散元-有限元耦合仿真模型。通过试验和数值模拟相结合的方法,建立镁合金板材温热成形韧性破裂准则,并验证该准则的有效性。最后结合韧性断裂准则对AZ31B镁合金固体颗粒介质筒形件温热拉深进行离散元-有限元耦合模拟,对其成形极限进行预测分析,并展开相应条件下的拉深成形试验。结果表明:基于韧性断裂准则的离散元-有限元耦合分析方法可以有效预测镁合金板固体颗粒介质温热拉深成形极限。     

钛合金机头罩固体颗粒介质成形工艺研究

固体颗粒介质板材成形是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板材进行软模成形的工艺,由于固体颗粒介质具有很强的耐热性能,特别适用于钛合金薄壁零件的成形.针对TC1钛合金机头罩的零件特点,采用该工艺方法设计一套胀形模具,并通过胀形实验成功制造出符合设计要求的机头罩零件.结果表明,固体颗粒介质成形可解决复杂型面、薄壁、筒状钛合金零件难成形的问题,成形零件精度高,且表面质量好.     

镁合金板材超声激励软模拉深（英文）

综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺。为了揭示超声激励对板材软模拉深的影响,在AZ31B镁合金板材固体颗粒介质拉深成形中,运用振动频率20 kHz、最大输出功率1.5 kW的超声振动系统对凹模施加激励。研究表明,超声激励促进颗粒介质的流动性及其传递内压性能;超声振动改变板材拉深中的成形规律并有效降低成形载荷,且随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高,这是表面效应和体积效应综合作用的结果。     

基于超声振动的镁合金双锥件颗粒介质成形工艺

针对结构复杂且具有局部小特征的镁合金双锥件成形制造难的问题,提出一种超声振动辅助颗粒介质成形新工艺。基于有限元软件ABAQUS平台,从超声振动影响板材-模具及板材-介质之间摩擦因数的角度,建立AZ31B镁合金双锥形件的VGMF仿真模型,探讨不同振幅及压边间隙等工业参数对镁合金板材成形性能的影响。并运用有限元分析结果开展相应条件下的镁合金双锥形件VGMF相关试验,对模拟结果进行有效验证,证明该新工艺的适用性。结果表明:当压边间隙为1.25倍板厚时,板材具有较高的极限拉深比;超声振动能够有效降低成形力,改善壁厚均匀度,提高板料的成形极限,VGMF工艺为镁合金板材成形复杂截面零件提供新方法。     

高压状态下固体颗粒介质侧压应力系数试验

高压状态下固体颗粒介质物理性能是固体颗粒介质管、板料成形工艺的基础性研究,是深入探索其成形规律、进行生产实践的重要理论依据。固体颗粒在压力传递过程中表现出非均匀分布的力学性能,可用侧压应力系数进行数学描述。侧压应力系数是固体颗粒的基本物理特性,存在两个极限侧压应力系数nmin与nmax,且两者互为倒数。文章通过试验测试,得出了GM颗粒介质侧压应力系数实测曲线,并以散体力学为基础,对固体颗粒介质在内高压状态下侧压应力系数的变化规律进行了系统的分析和讨论。     

固体颗粒介质的传压性能实验研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺。测试分析了钢球作为固体颗粒传压介质的压力分布及压头锥角对压力分布的影响规律。实验实测表明,钢球作为固体颗粒介质其传压性能稳定;钢球承压能力强,可反复使用。在成形过程中,可以通过调节压力分布对材料的流动进行有效控制,使管材在最有利的受力条件下成形,提高管坯成形极限和成形性能。     

有限元数值模拟在汽车覆盖件设计和制造中的应用

汽车覆盖件成形同时包含大变形、（粘）塑性、接触、摩擦等多种非线性因素耦合，利用有限元法在计算机上模拟出板材从坯件到成品的全过程并加以图形显示，进而研究影响成形的各种因素，可以为板材成形的设计和生产提供可靠的依据。本文主要介绍有限元数值模拟技术的现状，并讨论了其在汽车覆盖设计和制造上的应用。     

使用弹性介质的多点成形过程数值模拟研究

在多点成形过程中,压痕和皱纹缺陷是限制多点成形技术实用化的重要因素。使用弹性介质,可实现薄板三维曲面零件的无缺陷多点成形。本文对使用弹性介质和无弹性介质的多点成形过程进行数值模拟,分析成形过程中产生的压痕和起皱现象,并对上述缺陷的不同影响因素进行了模拟研究。结果表明,使用弹性介质可以显著地抑制压痕和起皱的发生。     

封头的多点成形工艺分析和数值模拟研究

结合多道次成形和分段成形工艺方式,文章对封头的多点成形过程进行了工艺分析。通过对其成形过程的有限元数值模拟,研究了封头多道次成形和分段成形的成形规律,制定了封头的多点成形工艺,并进行了实验验证。结果表明,通过合理的成形工艺,可以用多点成形设备成形封头,并能得到良好的成形效果。     

Flexible die drawing of magnesium alloy sheet by superimposing ultrasonic vibration

Combining solid granule medium forming technology with ultrasonic vibration plastic forming technology, ultrasonic vibration granule medium forming (UGMF) technology was proposed. To reveal the effect of ultrasonic vibration on flexible-die deep drawing, an ultrasonic vibration with a frequency of 20 kHz and a maximum output of 1.5 kW was on the solid granule medium deep drawing of AZ31B magnesium alloy sheet. The results revealed that ultrasonic vibration promotes the pressure transmission performance of the granule medium and the formability of the sheet. The forming load declines with the ultrasonic amplitude during the drawing process as a result of the combined influence of the “surface effect” and the “softening” of the “volume effect”.