2A12 铝合金平底筒形件充液拉深数值模拟研究

目的研究工艺参数对2A12铝合金平底筒形件充液拉深成形的影响规律。方法采用数值模拟方法,研究了液室压力加载路径、成形液室压力、压边力和压边间隙对板材充液拉深成形效果的影响。结果获得了充液拉深成形的失效形式,以及不同工艺参数下零件壁厚减薄率的变化规律。成形前期,液室压力不宜过大,最大液室压力在10~25 MPa之间,压边间隙在1.05~1.15mm之内,可有效避免零件过度减薄和法兰起皱。结论合理的液室压力加载路径和压边间隙,可以有效地控制零件法兰区起皱,防止凸模圆角处破裂。     

钛/铁复合板平底球形薄壁件充液拉深工艺研究

目的 选用充液拉深先进成形技术制备钛/铁复合板平底球形薄壁件,并研究其充液拉深变形行为,以解决传统拉深工艺制备平底球形薄壁件极易产生褶皱的问题。方法 对钛/铁复合板平底球形薄壁件在不同液压力、压边间隙及凸模与板料间摩擦因数等工艺参数下的充液拉深过程进行数值模拟。对数值模拟结果进行分析,讨论工艺参数对零件成形性能的影响以及抑制起皱的机理。最后在不同拉深工艺下进行成形试验,制备钛/铁复合板平底球形薄壁件并与数值模拟结果进行对比。结果 数值模拟和成形试验结果表明,传统拉深工艺制备的钛/铁复合板平底球形薄壁件出现了明显的褶皱,采用充液拉深工艺可以有效解决零件侧壁起皱的问题。增大液压力、减小压边间隙或增大凸模与板料间摩擦因数会导致零件减薄率的提高并降低零件侧壁起皱的风险。在压边间隙1.5 mm、液压力25 MPa的条件下,采用充液拉深工艺可以制备出侧壁无褶皱的平底球形薄壁件。结论 通过充液拉深工艺可以有效解决钛/铁复合板平底球形薄壁件成形过程中起皱的问题。     

5A06 铝合金半球薄壁件充液拉深成形工艺研究

目的优化5A06铝合金半球形薄壁零件充液拉深成形工艺参数。方法首先利用有限元方法对铝合金半球充液拉深成形过程进行有限元仿真。对其中的关键工艺参数压边间隙和液室压力进行详细分析,优化工艺参数,然后进行实验验证。结果当压边间隙较大时法兰起皱,当压边间隙较小时零件破裂。液室压力过大,零件悬空区胀形量过大,壁厚减薄严重,容易破裂。若压力过小,液室压力的摩擦保持作用不明显,也容易使板料过度减薄而破裂。结论压边间隙控制在2.7~2.8 mm之间,液室压力控制在15~25 MPa之间,可以成形出合格零件,实验结果与有限元仿真结果相符。     

铝合金汽车顶盖充液成形的数值模拟

目的研究铝合金汽车顶盖拉延工序的充液成形工艺。方法基于有限元分析软件Dynaform,利用带局部刚性凹模整形的被动式充液成形工艺,通过建立有限元分析模型,优化成形过程中的关键工艺参数,分析变形规律并进行质量控制。结果成形过程中的液室压力加载路径、压边力、拉延筋,以及坯料形状等工艺参数对成形影响较大。液室压力不宜过早加载。液室压力过大或压边力过小不利于顶部产生充分塑性变形。压边力过大极易造成顶盖圆角处的破裂。结论该成形工艺可行,且数值模拟的准确性及适用性较高,采用该成形工艺可得到表面质量良好,未出现起皱、破裂缺陷的合格零件。     

6061铝合金飞机溢油口拉深成形研究

目的 掌握深腔薄壁溢油口拉深成形工艺,解决拉深成形过程中起皱和破裂问题,研究各参数对拉深成形的影响规律,最终成形出合格产品。方法 以6061铝合金飞机溢油口为主要研究对象,采用Dynaform有限元数值模拟软件建立有限元模型,分析成对拉深成形对材料流动的影响并与单一拉深成形进行对比,通过改变毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数进行拉深成形模拟试验研究,最终通过拉深成形试验验证成形方法及各参数设置的合理性。结果 成对拉深成形能限制单一拉深成形圆弧开口位置材料收缩,改善开口处起皱和变形缺料的现象。随着凹凸模间隙的增大,最大减薄率逐渐降低而后升高,最佳成形凹凸模间隙为1.05t;随着压边力的增大,最大减薄率逐渐升高,最大增厚率逐渐降低,最佳成形压边力为50 kN;凹模圆角半径小于7 mm 时,板料最大减薄率逐渐减小,半径为4 mm时,最大减薄率下降最快,半径在7~8 mm范围内,板料最大减薄率趋于平稳,最佳成形凹模圆角半径为7 mm。结论 模拟得到了毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数对拉深成形的影响规律,最终制造出了满足设计要求的产品,验证了各参数设置的合理性。     

贮箱箱底充液拉深成形工艺参数的多目标优化

充液拉深成形技术能够实现大型贮箱箱底的整体成形,然而成形件的质量受到许多工艺参数的影响.不合适的工艺参数会导致成形件的起皱甚至破裂.在本文中,针对预胀压力、液室压力、压边力、压边圈圆角半径这些关键的工艺参数,以提高成形件的质量、降低起皱和破裂缺陷为目标,利用NSGA-Ⅲ算法进行多目标优化,得到了最优的工艺参数.通过实验...     

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。     

锥形件拉深智能化控制中压边力的控制规律

法兰起皱、侧壁起皱和侧壁破裂是拉深成形的主要障碍,而合理控制压边力是防止起皱破裂的关键所在.在总结前期研究成果的基础上,结合拉深成形过程的特点,在成形三极限图中给出了圆锥形零件拉深成形的成功区域,并提出了获得最佳压边力控制规律的方法.这为圆锥形零件拉深成形中的模具设计、工艺参数的制定提供了依据,也为拉深智能化控制提供了保证.     

基于克里金模型和NSGA-Ⅱ的汽车内板成形参数优化

目的 针对某汽车后背门内板冲压成形过程中易产生破裂和回弹等问题,提出了一种基于克里金模型和多目标遗传算法的优化策略。方法 研究摩擦因数、压边力和拉延筋阻力系数对产品最大减薄率和最大回弹量的影响,并确定了参数的拉丁超立方抽样区间。在抽样区间内抽取25组样本,利用数值模拟获取样本的最大减薄率和最大回弹量,并用克里金模型构建样本的响应模型。采用多目标遗传算法对响应模型进行优化,得到了帕累托前沿最优解集;从最优解集中选取了一组合适的工艺参数作为最优解,并进行了数值模拟和生产试制。结果 拉延筋阻力系数、压边力和摩擦因数对最大回弹量和最大减薄率的影响都具有较大的非线性,最大减薄率和最大回弹量存在一定的矛盾关系。综合考虑回弹量和减薄率得到的最优参数如下：摩擦因数为0.12、压边力为1 700 kN、拉延筋阻力系数为0.26。数值仿真结果表明,使用优化后的工艺参数能够避免板料开裂并且显著降低回弹量。生产试制结果表明,使用优化后的工艺参数能够得到表面质量良好、无破裂及起皱缺陷的零件。结论 应用该优化策略能够控制成形质量、减少试模次数、降低生产成本。     

薄壁深腔件部分阴模充液成形技术研究

充液成形技术能有效解决复杂零件的成形问题.针对某飞机薄壁深腔蒙皮常规拉深成形需要多道次成形、成形质量差的问题,通过分析充液成形过程中易出现的失稳,设计了带部分阴模的一模两件充液成形的技术方案.结合数值模拟,对薄壁深腔件充液成形过程中出现的悬空区失稳形式进行了研究,优化了液室压力加载曲线、压边间隙、初始反胀压力等工艺参数.结果表明,薄壁深腔件在带部分阴模的一模两件的工艺方案下,能有效避免悬空区的起皱,同时改善了一模一件补充段的破裂问题,提高了零件成形极限和壁厚分布的均匀性.     

AA5B02 铝合金三通管充液成形工艺研究及参数优化

目的基于有限元数值模拟软件Dynaform对三通管的成形工艺进行优化。方法分析不同的初始压力、成形压力、轴向进给力、背压平衡力和合模力等对三通管成形的影响。根据成形过程进行模拟,得到分布应力图、厚向应变图、成形极限图等结果,根据模拟结果对零件的成形性进行分析,预测减薄破裂、起皱和回弹等缺陷。结果初始压力在防止侧推头将管坯推皱的前提下,取值应越小越好。成形压力和最大压力能保证减薄率、增厚率和成形度的要求即可。轴向进给对最终的成形质量影响较大。随着摩擦因数的增大,零件的减薄率不断增加,但是增厚率是先减小后增大。结论根据数值模拟的结果能够很好地优化三通管的成形工艺方案。     

汽车侧围前连接板冲压成形质量优化研究

针对汽车侧围前连接板的成形质量缺陷问题,本文通过有限元软件分析工艺参数对成形质量的影响,并完成拉延模面的回弹补偿。首先,以最大减薄率和最大回弹量为评价目标,采用正交实验对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数4个工艺参数进行分析,获得影响成形质量最大的因素为压边力,冲压速度次之,确定最优工艺参数为:压边力300 kN、模具间隙1.20 mm、冲压速度90 mm/s、摩擦系数0.11;其次,采用节点位移法对拉延模面进行2次回弹补偿,将零件的回弹量控制在允许范围内;最后,将最优工艺参数和回弹补偿面应用于现场实验,测得试模件的最大减薄率为14.64%,最大正负回弹量为1.254 4 mm/-1.327 0 mm,试模件的最大减薄率和最大回弹量均在允许范围内,实验结果与仿真分析结果相近,验证了本实验方案的可行性。研究表明:通过优化工艺参数能够有效控制减薄、起皱和拉延不足等缺陷,并能够在一定程度上减少回弹量;通过对拉延模进行回弹补偿可以有效地控制回弹量。     

SLM成形薄壁件尺寸偏差预测与控制研究

目的 针对选区激光熔化成形薄壁件过程中存在的变形较大、精度低等问题,通过获得最优工艺参数区间来减小薄壁件的变形。方法 利用有限元软件分析薄壁件成形过程中温度场和应力场的演化规律;建立形变量预测模型并进行试验验证,研究工艺参数对薄壁件尺寸偏差的影响,得到激光功率、扫描速度与形变量之间的关系,实现对形变量的预测和控制。结果 随着扫描层数的增加,熔池的最高温度和热影响区也随之增大,等温线越密集,温度梯度越大,最终趋于稳定;薄壁件成形过程中,出现两侧壁边缘向内倾斜、上侧边缘出现内凹的现象,薄壁件的最大应力随层数的增加而减小,最大热应力主要分布在薄壁件底层的两端;形变量随激光功率的增大而增大,随扫描速度的增大而减小,薄壁件的形变量最小约为0.02 mm;试验验证所建立的数学模型误差在10%左右,误差较小,可以对形变量进行良好的预测和控制。结论 激光功率100～200 W、扫描速度800～1 000 mm/s为最优参数区间;降低能量密度可以有效降低薄壁件形变量,提高其精度。     

小曲率铝合金框形件弯胀成形数值模拟研究

目的 针对一种小曲率铝合金框形件成形后回弹大和起皱问题,对其进行弯胀复合成形工艺的数值模拟研究。方法 基于DYNAFORM软件对成形过程进行仿真,并通过对比分析零件的最大减薄率及圆角处的贴膜度,得出该零件最大液室压力的最优值为20 MPa,并基于该参数进行壁厚分布及回弹的模拟分析,最后,通过现场试验对该成形方案进行验证。结果 通过采用弯胀复合成形工艺方法,该零件的最大回弹量控制在2 mm以内,零件整体成形质量较好,无破裂、起皱现象。结论 该种成形方法较刚性模压弯及主动式充液胀形更具优势,能够有效解决小曲率框形件回弹大及起皱问题。     

三维异形截面管件充液成形工艺及优化分析

目的研究三维异形截面汽车纵梁充液成形过程的变形规律。方法通过数值模拟和试验研究相结合的方法,分析多工序中的充液成形过程,对影响构件成形性能的液压力加载路径关键参数进行分析。结果线性加载路径下试件最大减薄率为26.3%,试件出现了局部开裂现象。两段式线性加载条件下最大起皱指标为0.149,试件出现了起皱缺陷,最大壁厚减薄为23.2%,开裂现象并未明显缓解。分段式线性加载条件下试件的最大减薄率仅为16.8%,贴模偏移量为1.89 mm,未出现起皱叠料现象,成形质量较好,同时,试验结果与数值模拟结果有较好的一致性。结论液压力加载路径对试件壁厚分布影响较大,采用分段式线性加载,可以实现低压阶段的分段加压和有效补料,以及后期的线性高压整形,试件成形质量较高。     

某大曲率薄壁件成形参数优化

目的 根据某大曲率薄壁件形状需求,以最大减薄率为优化目标,采用数值模拟与响应面相结合的方法对其成形的工艺参数进行优化,以得到合格的零件产品。方法 首先,研究压边力、拉延筋阻力、摩擦因数、冲压速度等单因素参数对最大减薄率的影响规律。根据规律变化确定正交试验的参数范围,并对正交试验结果进行极差分析,确定本次板料冲压成形有限元分析的工艺参数对最大减薄率影响大小的排序为：摩擦因数>压边力>拉延筋阻力百分比>冲压速度;根据极差分析结果,选定对最大减薄率影响较小的冲压速度为3 000 mm/s、其他3个工艺参数为变量进行再次优化,以摩擦因数、压边力、拉延筋阻力为优化对象建立响应面。结果 通过响应面预测结果可知,摩擦因数为0.09、压边力为409.730 kN、拉延筋阻力为32.384%时,最大减薄率得到最小值7.926%。将该组工艺参数进行模拟,得到最大减薄率为9.40%,与响应面预测值仅相差1.474%,相对误差率为15.68%。结论 经过试验验证,试验和优化的数值分析结果吻合较好,最大减薄率仅相差0.60%,证明了该方法的可行性。     

矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为

目的 开式筒壳液压成形采用具有搭接结构的开式筒壳作为坯料,具有提高成形能力、改善壁厚分布、降低成形压力等优势。旨在以矩形截面件为对象,研究内压作用下开式筒壳的圆角充填行为。方法 采用数值模拟手段,分析了矩形截面件开式液压成形过程中的应力应变变化及成形缺陷。利用内高压成形机和自主研制的自密封装置,开展了搭接区中点分别位于圆角区、过渡区和直边区3种搭接位置条件下的矩形截面件开式液压成形实验研究。结果 模拟和实验结果表明,开式筒壳搭接区的外层为易起皱区。当搭接量为80 mm且搭接区中点位于圆角区时,模具型腔的外压作用有效抑制了起皱的形成。4个圆角中距离对应搭接位置最近的圆角最先完成充填。搭接区域所在位置的壁厚减薄率显著低于其他区域,3种条件下成形件中间截面的最大减薄率分别为10.4%、9.8%和10.2%,搭接区中点位于过渡区时最大减薄率较低。结论 采用一定搭接量的开式筒壳比封闭截面管坯更有利于圆角的充填。选取适宜的搭接位置可避免成形过程中起皱缺陷的产生。此外,搭接位置对开式筒壳圆角充填的应力应变分布、圆角半径以及壁厚分布起到重要作用。