特种能场辅助微塑性成形技术研究及应用

特种能场辅助微塑性成形技术是利用声、光、电、磁等特殊能量源对微型零件变形过程进行调控的先进制造技术。特种能场已被证明在宏观尺度下对于降低零件加工难度、提高尺寸精度、改善材料微观组织、提升构件力学性能、提高表面质量等存在促进作用。然而,在微塑性成形过程中,材料的变形特性在尺寸效应的影响下与宏观情况存在一定差异。梳理了特种能场辅助微塑性成形技术的研究进展,总结了微型零件在特种能场辅助下的成形特点。其中,着重综述了超声场辅助微成形中体积效应和表面效应的宏观表现及微观机理,展示了多种微成形工艺中超声场对微型零件成形质量的提升效果。同时,重点概述了电场辅助微成形时材料力学性能及微观组织演变规律,剖析了电致塑性效应产生的本质原因。此外,列举了激光、电磁、高压流体等其他特种场辅助微成形的原理及作用效果。最后,对特种能场辅助微成形的发展趋势进行了展望。     

大型薄壁构件数控成形数字化技术与系统

现代飞机上的大型薄壁构件主要包括蒙皮和型材等钣金零件．是构成飞机气动外形及骨架的关键零件。这类零件在生产中一般采用围转成形方法．其特点是以具有数控功能的成形设备直接作用在板坯上，围绕模具进行围转的成形．成形过程中设备的加载运动轨迹起着重要的作用。     

飞机复杂蒙皮拉形工艺参数优化设计

蒙皮拉形是一个复杂的材料成形过程,对其进行工艺参数的优化十分重要。文章阐述了蒙皮拉形中的主要成形缺陷,并将这些缺陷进行量化,作为拉形工艺优化的目标函数。分析拉形过程中的主要工艺参数,提出了筛选重要参数的方法,以确定对成形质量起决定性作用的工艺参数。应用响应面法建立了工艺参数与成形质量评价指标之间的函数关系,并采用评价函数法,将多目标优化问题转化为单目标优化问题,对拉形实例进行了工艺参数的优化。通过有限元仿真以及生产试验,验证了该工艺参数优化方法的有效性与准确性。     

飞机蒙皮拉形模拟中上压模具网格的生成技术

为了解决飞机蒙皮拉形有限元仿真中上压模具(简称上模)与下模具(简称下模)型面网格间的协调问题,提出了以切割下模网格、调整不良网格、生成圆角和侧壁、单元与节点重新编号、网格厚向偏移等为主要步骤的上模网格生成过程.在切割下模网格时,根据被切型面网格的节点及其所在单元相对于切割平面的位置来判断该单元是否属于上模网格,并对单元与节点进行相应处理;对切割后的不良网格进行了形状与法向的调整,并在网格切割线位置按照给定宽度生成圆角单元,按给定的最大高度及高度方向上的单元数量生成侧壁单元;采用图论法对节点及单元重新编号,再按照零件厚度沿网格的法向进行网格偏移.对复杂的S形蒙皮、进气道蒙皮和翼身融合蒙皮的上模网格模型的生成进行验证的结果表明,采用文中提出的生成过程与方法能够顺利地生成与下模网格面相协调的上模网格.     

复杂蒙皮拉形工艺有限元仿真与试验研究

拉伸成形是飞机蒙皮零件的主要成形方式之一。在蒙皮拉形工艺分析软件中设置主要工艺参数,并在有限元仿真软件中对各种参数组合下的蒙皮拉形过程进行仿真分析,根据仿真结果,优化工艺参数;针对优化结果,再进行有限元仿真分析和生产性试验。对试验中毛料的应变和厚度进行测量,并对比试验和仿真中零件的应变分布、减薄率分布等指标,两者符合较好。同时,针对仿真与试验中出现的起皱相差较大的现象,进行了初步分析。     

压弯半径对7A85结构壁板退火展平成形尺寸与组织性能的影响研究

目的 为满足结构舱段用高强高韧铝合金宽幅薄壁高筋整体成形壁板的精密制备需求,在材料退火组织状态下,结合不同压弯半径展平工装,实现7A85结构壁板的展平处理。方法 采用ABAQUS有限元软件计算不同压弯半径下的结构回弹尺寸,采用万能力学性能试验机测试不同区域的力学性能,结合扫描电镜完成组织形貌与断口形貌的观察。结果 随着压弯半径的增大,7A85铝合金结构壁板蒙皮区域的应力峰值持续下降,结构回弹尺寸误差先下降后上升,立筋区域的应力峰值持续下降,结构回弹尺寸误差先下降后上升。当FSW加厚区进行压弯时,随着压弯间隙的增大,应力峰值持续下降,随着压弯半径的增大,应力峰值先上升后下降,结构回弹尺寸误差明显提高。结论 结合7A85铝合金挤压圆筒不同区域金属型退火展平模具,成功制备出了幅长为8 000 mm、幅宽为1 280 mm的7A85铝合金结构壁板。     

两道次成形过程中拉伸速度及热处理对2A12-O铝合金晶粒尺寸的影响

目的研究铝合金2A12材料在两道次变形过程中拉伸量、拉伸速度及热处理参数对材料晶粒尺寸的影响规律。方法进行了2A12-O铝合金板的"预拉伸-退火-再拉伸-淬火"两道次成形过程。当两次拉伸量相等,总拉伸量不大于20%时,研究了拉伸速度、退火温度、淬火保温时间与试验后晶粒尺寸的关系。结果在拉伸总量较小的情况下,拉伸速度和各热处理参数对材料最终晶粒尺寸的影响较大;当拉伸总量增大到某临界值时,拉伸速度和热处理参数的影响明显减小,各参数下的晶粒尺寸在总拉伸量相同的情况下趋于一致。结论获得了拉伸总量、拉伸速度、退火温度和淬火保温时间等成形及热处理参数对2A12-O铝合金板材晶粒尺寸的影响规律,为该材料成形及热处理过程中的晶粒尺寸控制提供了依据。     

复杂钣金零件充液拉深工艺分析与试验研究

目的研究复杂钣金零件充液拉深的成形性能,以代替传统的落压成形工艺。方法采用有限元方法对成形过程进行模拟,分析各工艺参数对零件成形质量的影响,以及起皱、破裂等缺陷出现的原因和避免方法,并获得合理的工艺参数范围。以仿真结果为依据,设置工艺试验的初始参数,对该复杂钣金零件进行充液成形试验,以验证工艺可行性。结果有限元仿真对成形过程中的起皱和破裂缺陷预测准确,并给出了可行的工艺参数范围;通过成形试验,验证了工艺参数的合理性,获得了合格零件。结论充液拉深工艺可以明显改进零件的成形性能,反胀压力、最大液室压力等是充液拉深工艺的重要参数,直接影响着充液拉深过程的成败。     

飞机铝合金深锥型面零件多道次充液拉深技术

目的随着新一代飞机在隐身和战斗性能方面的提高,飞机钣金零件的复杂程度和制造精度要求也越来越高。对于深型腔复杂型面零件,充液拉深是一种有效的精密制造方法。方法针对难成形、复杂型面的某型飞机铝合金深锥零件,利用理论分析、有限元模拟和工艺试验相结合的方法,设计了多道次充液拉深技术方案,并建立有限元分析模型。基于等裕量函数法和零件锥面特征,分配并优化了不同道次的材料变形量。结果对多道次充液拉深成形过程中出现的起皱和破裂的失效形式进行了研究,分析了预成形高度,液室压力和压边力等关键工艺参数对零件成形质量的影响,获得了优化的预成形高度和液室压力加载轨迹。结论结果表明,提出的多道次充液成形技术能够实现复杂型面,大拉深比的铝合金零件的整体精确成形,采用优化的工艺参数能够成形出壁厚均匀,表面质量好,锥面精度高的零件。     

基于回弹的飞机蒙皮拉形模型面修模技术研究

回弹是飞机蒙皮成形中不可避免的现象,影响着零件的形状精度。通过模具型面补偿方法可以降低由回弹引起的形状误差。分析基于回弹补偿的飞机蒙皮拉形模具的修模过程,确定贴模度的计算和模具修模量的计算是修模过程中的关键技术。提出虚拟拉形中的贴模度定义以及计算贴模度的直接投影法和最近单元法,并分析这两种方法的特点,得出最近单元法优于直接投影法。同时,提出基于回弹补偿的虚拟修模计算公式,针对公式中贴模度映射到模具节点修模矢量的方法,提出一次投影法和二次投影法,并针对三类典型的蒙皮零件进行计算验证。结果表明,两种投影方法都是有效的,对最大贴模度的影响不大,但就多次修模的稳定性而言,二次投影法好于一次投影法。