钣金特征识别与折弯工序优化研究

近年来,以知识工程为核心的计算机辅助工程越来越流行,自然地钣金工件折弯加工辅助工艺设计也得到了发展。但是折弯工序作为钣金加工的一个重要的工艺之一却存在着一些技术上的问题。因此,本文主要针对钣金特征识别与折弯工序优化的问题进行研究和分析。     

基于CATIA的橡皮囊工艺审查系统的二次开发

为实现橡皮囊成形工艺审查系统,采用CAA对CATIA进行二次开发,对橡皮囊成形零件进行工艺审查.分析了钣金零件的工艺特征,建立了CATIA与知识数据库的连接.通过对钣金零件特征信息的提取,对零件的各个成形特征分别进行审查,完成了橡皮囊钣金成形零件的审查.通过实例验证,高压橡皮囊成形工艺在3组不同压力下,6个凸弯边零件的凸缘部分都出现起皱现象,与系统审查结果一致,说明该工艺审查系统是可靠的.     

基于NX平台的级进模工艺自动化设计中的关键技术与软件系统研发

目的 开发一套基于NX平台的自动化级进模工艺设计系统,提升工艺设计的自动化水平.方法 基于工艺结构一体化的思想,采用自动化特征识别、工具体记忆特征和折弯中性层展开等技术,实现自动化的工艺设计.结果 在NX7.5平台上,以格力空调外机右侧板为例进行测试,完成工艺设计大约耗时10 min左右,生成的工艺信息可以用于后续的模板模架生成、冲头调用和标准件排配等模块,实现了自动化的结构设计.结论 基于特征识别等技术研发的自动化工艺设计系统,显著提高了设计效率,缩短了模具设计周期.     

基于STL数据处理的钣金检验特征识别

针对CATIA对航空钣金零件的设计数模,应用CATIA二次开发工具,直接提取钣金零件的STL点云数据.基于CATIA平台,采用VC++6.0工具和CATIA的API函数,对提取的STL点云建立拓扑关系.基于高斯曲率进行曲面特征识别,提取钣金件的特征,并对检验方法进行规划,在实际的运用中提高了钣金零件的加工设计效率,使得产品开发周期缩短近30%,降低了加工成本,节约了能源和人力,实现了加工的高效性和精确性.     

基于补偿因子的直弯边下陷零件回弹补偿研究

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要成形工艺,回弹是橡皮成形过程中主要缺陷之一.为提高钣金零件橡皮成形效率,基于补偿因子对下陷区回弹补偿进行研究,实现钣金零件一步法成形.首先对弯曲回弹公式进行推导,结合弯曲过程中刚度概念引出补偿因子作为直弯边下陷零件回弹补偿公式;然后利用CATIA二次开发功能将补偿公式写入程序并与数据库进行连接,并对直弯边下陷零件进行回弹补偿;采用Pamstamp 2G软件对橡皮成形过程进行有限元模拟,通过实际成形试验对带补偿因子的回弹公式进行验证,最后将模拟值和试验值进行比较.结果表明:有限元模拟过程能够很好的预测回弹,补偿结果达到精准成形要求且误差在0.5°范围内,成形压力对回弹影响很小.对于下陷成形,需要较大的成形压力才能达到一次成形的目的,验证了补偿因子回弹公式的可靠性.     

航空发动机钣金件多工序连续工艺链式仿真方法研究及实验验证

目的 针对航空发动机上挡溅盘钣金件的多工序成形过程,进行有限元仿真分析与实验验证。方法 以ABAQUS和DEFORM为仿真平台,先采用ABAQUS对钣金件第一道次的拉深回弹过程进行仿真,在此基础上,将第一道次仿真结果导入DEFORM中,作为初始状态进行退火热处理;然后将仿真结果导入ABAQUS中作为初始状态进行第二道次的拉深回弹仿真,重复上一道次的数据传递过程,再进行热处理与第三道次整形模拟,在每一道次拉深成形后对比模拟与实验结果。结果 实现了钣金件在同一软件和不同软件之间几何形状及物理场的数据传递,完成了钣金件的多工序连续工艺仿真成形。第一道次拉深卸载后零件回弹较小,模拟得到的零件几何尺寸与实验结果误差较小,但卸载后零件中有较大残余应力,通过热处理可以很大程度地消除残余应力,增强高温合金后续的成形性能,经过多工序成形仿真后,几何特征尺寸累计误差值略有增大,但仍在可接受范围内。结论 包含中间退火热处理的多工序成形仿真可以较好地描述实验结果,证明了仿真结果的准确性与有效性,可以为改进和优化钣金件的设计及成形过程提供科学指导。     

飞机装配工序的可视化建模及仿真

针对目前国内外飞机装配工序设计技术研究中存在问题,从新的角度提出基于产品预装配功能自动生成飞机装配工序的方法.通过分析飞机装配工序的组成及特点,建立其数字化模型;利用产品CAD系统中"装配设计"功能开展飞机交互预装配,并从中提取相关装配工序信息,自动生成装配工序;设计和开发算法,将产品装配工序转化为宏指令代码,运行此代码可实现飞机装配过程的动态仿真.结合某飞机垂直尾翼的总装,验证了方法的可行.     

汽车防撞梁外板冲压工艺设计

目的研究汽车防撞梁外板的冲压成形工艺,解决汽车覆盖件拉延成形过程中,在工艺补充面设计、压边力和拉延筋的布置时存在不确定性的问题。方法以汽车覆盖件防撞梁外板为例,基于曲面造型和有限元模拟软件,对其冲压成形过程进行了设计、模拟和优化。结果在优化工艺参数和合理改善零件结构后,获得了较理想的成形效果,为实际工艺设计和试模生产提供参考依据。结论提出一种优化新思路:利用冲压工艺多工序相结合的特点,合理调整零件内部结构,可以有效降低拉延成形工序的制造难度,从而提高制件质量。     

接线端子级进模具设计

通过对电器接线端子的结构进行分析,研究了该零件的冲压工艺方案,并介绍了接线端子零件多工位级进模的排样设计、工序设计、模具结构和动作过程,指出了模具主要工作部分零件的设计要求,从而保证了该零件的顺利成形。     

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。     

一种挖掘机斗齿多向精密成形工艺研究

目的研究挖掘机斗齿多向精密锻造成形工艺。方法根据挖掘机斗齿的结构特点,设计一种多向精密成形工艺方案。使用Deform-3D有限元分析软件对提出的工艺方案进行模拟,分析锻造过程中的载荷-行程曲线和金属流动规律,最后设计模具并进行工艺试验。结果通过数值模拟与工艺试验,获得了成形过程中的工艺参数,揭示了挖掘机斗齿多向精密成形过程的变形规律。结论提出的多向精密成形工艺方案成形挖掘机斗齿没有超出模具的许用应力范围,工艺试验获得的锻件充填饱满,无锻造缺陷。     

基于有限元的法兰轴结构件塑性成形工艺分析

目的 针对法兰轴结构件塑性成形过程复杂、工序繁琐、成形效率低、材料易折叠等问题,基于塑性成形理论,对汽车法兰轴零件进行工艺分析,提出2种冷镦成形方案,对法兰轴结构件进行塑性成形工艺研究。方法 分析汽车法兰轴的几何特征,采用有限元分析软件对2种冷镦成形方案的成形载荷进行模拟比较,确定较为合理的工艺方案,通过正交试验设计进一步进行工艺参数的优化,选取预成形角度A、摩擦因数B、冷镦速度C、终成形圆角直径R作为4个因素,每个因素对应3个水平,并以成形载荷大小作为考核指标。结果 通过有限元数值模拟技术,得到工艺1各工序载荷分别为403、521 kN,工艺2各工序载荷分别为226、518 kN。可知工艺2比工艺1效率高,模具使用寿命更长。最后通过正交试验法获得各因素对成形载荷影响大小的排序为：摩擦因数>冷镦速度>终成形圆角直径>预成形角度,最优工艺组合为：预成形角度19°,摩擦因数0.2,冷镦速度15 mm/s,终成形圆角直径3 mm。结论 工艺2的冷镦成形方案缩短了锻件生产试验过程和修模时间,能够满足设计要求,为实际生产金属零部件提供了理论依据。     

基于内高压成形方法的航空发动机空心叶片工艺设计

目的成形精度更高、质量更好的航空发动机钣金空心叶片。方法对空心叶片的结构进行分析,设计出了一种带有刚性凸模的内高压成形方法。根据塑性变形理论分析了零件的受力状况,根据所制定的工艺路线建立了有限元模型,对成形过程中的不同的管坯直径、内压大小、刚性凸模尺寸等工艺参数进行了仿真。结果得到了成形空心叶片的最优的工艺路线和工艺参数,有效抑制了零件的过度减薄和回弹等现象。结论通过此带有刚性凸模的内高压成形方法,可以很好地实现该零件的虚拟成形。     

渐进成形不同热辅助工艺对制件微观结构影响的研究进展

渐进成形作为一种先进的柔性成形技术获得了当今学者的广泛关注,然而传统渐进成形工艺难以对室温环境下整体延展性较差的板料进行加工成形,研究人员提出的不同类型热辅助工艺可以通过提高板料温度环境进而有效改善上述问题。对热辅助渐进成形体系进行了简要概述,按照渐进成形加热方式的不同将热辅助工艺分为热介质加热、电辅助加热、热辐射加热和其他方式加热4个大类,在此基础上综述了不同学者在热辅助渐进成形工艺方面的学术成果,并基于不同类型的热辅助工艺,结合微观层面总结了温度对板料成形性的影响。在热渐进成形加工过程中,材料处在多场耦合作用的复杂情况下,其中热场是导致板料微观组织变化的主要原因,辅助工艺提供的额外热源有利于材料组织发生演变,最终显著改善了材料的成形性,进而提高了零件的成形极限。最后,针对不同类型的热辅助方式在供热范围与温度均匀性等工艺方面不尽相同的问题,作出了简要评价。     

顶盖内板拉深工艺分析及模具设计

根据顶盖内板的结构特点,分析了零件的冲压工艺性,确定了成形步骤.为获得成形质量良好的零件,以有限元模拟软件Autoform为平台,对零件的拉深成形过程进行了模拟.以模拟结果为依据,指导并详细介绍了各个工序模具的设计要求和整体结构.生产试验表明:有限元模拟结果准确度高,模具设计合理,结构可靠,能保证零件的成形质量,满足批...     

汽车板精益成形技术

建立了面向零件成形特征的合理选材方法,发明了高效的拉延筋阻力混合优化设计方法,构建了变压边力控制实验平台。从降低成形质量对材料和工艺过程波动敏感性的角度出发,研究面向材料和工艺参数随机波动的成形质量的稳健控制。形成了基于“合理选材、工艺优化、稳健设计”思想的汽车板精益成形技术体系。通过在宝钢股份和多家汽车厂10多年的成功应用,支持宝钢汽车板的市场占有率稳步达到50％,有效地推动了国产汽车板使用技术的发展。     

Finite element modelling and experimental investigation of single point incremental forming process of aluminum sheets: influence of process parameters on punch force monitoring and on mechanical and geometrical quality of parts

New trends in sheet metal forming are rapidly developing and several new forming processes have been proposed to accomplish the goals of flexibility and cost reduction. Among them, Incremental CNC sheet forming operations (ISF) are a relatively new sheet metal forming processes for small batch production and prototyping. In single point incremental forming (SPIF), the final shape of the component is obtained by the CNC relative movements of a simple and small punch which deform a clamped blank into the desired shape and which appear quite promising. No other dies are required than the ones used in any conventional sheet metal forming processes. As it is well known, the design of a mechanical component requires some decisions about the mechanical resistance and geometrical quality of the parts and the product has to be manufactured with a careful definition of the process set up. The use of computers in manufacturing has enabled the development of several new sheet metal forming processes, which are based upon older technologies. Although standard sheet metal forming processes are strongly controlled, new processes like single point incremental sheet forming can be improved. The SPIF concept allows to increase flexibility and to reduce set up costs. Such a process has a negative effect on the shape accuracy by initiating undesired rigid movement and sheet thinning. In the paper, the applicability of the numerical technique and the experimental test program to incremental forming of sheet metal is examined. Concerning the numerical simulation, a static implicit finite element code ABAQUS/Standard is used. These two techniques emphasize the necessity to control some process parameters to improve the final product quality. The reported approaches were mainly focused on the influence of four process parameters on the punch force trends generated in this forming process, the thickness and the equivalent plastic deformation distribution within the whole volume of the workpiece: the initial sheet thickness, the wall angle, the workpiece geometry and the nature of tool path contours controlled through CNC programming. The tool forces required to deform plastically the sheet around the contact area are discussed. The effect of the blank thickness and the tool path on the punch load and the deformation behaviour is also examined with respect to several tool paths. Furthermore, the force acting on the traveling tool is also evaluated. Similar to the sheet thickness, the effect of wall angle and part geometry on the load evolution, the distribution of calculated equivalent plastic strain and the variation of sheet thickness strain are also discussed. Experimental and numerical results obtained allow having a better knowledge of mechanical and geometrical responses from different parts manufactured by SPIF with the aim to improve their accuracy. It is also concluded that the numerical simulation might be exploited for optimization of the incremental forming process of sheet metal.     

燃料电池电极板材料工艺发展趋势

电极板是燃料电池的关键核心部件,起到分隔气体、提供反应界面、传导电流的作用。根据燃料电池应用工况的不同,电极板的材料选择与制造工艺路线也有所不同。材料工艺是决定燃料电池设计、质量、成本的核心要素。着重论述了金属、石墨、树脂作为电极材料的工艺路线。针对金属电极板材料,论述了车载、航空航天2种工况下不锈钢、钛材的成形设计准则、工艺路线、产品性能,并分析比较了不同成形方法中设备、模具工装和工艺路线的适用性。针对石墨电极材料,对比了硬石墨一次模压成形和柔性板石墨模压成形2种工艺,并根据各自的基材状态选择了合适的工艺路线,同时根据工艺路线的特点分析了产品的优缺点。在复合材料中主要选择了金属、石墨、树脂3种材料,根据制备原理,复合材料双极板有结构复合电极、材料复合电极和工艺复合电极3个研究方向。在结构复合电极方面,主要论述了石墨与金属复合的设计思路和结构特点;在材料复合电极方面,主要论述了热固性树脂和热塑性树脂与石墨复合的工艺路线和产品特点;在工艺复合电极方面,主要论述了微型燃料电池极板的制造理念和方法,并借鉴了微机械加工工艺路线,设计制造了复合工艺极板。最后展望了燃料电池电极板的箔材研发方向、级...