基于数值模拟的冷拉钢丝表面精度Ra的优化

为研究拉拔参数对冷拉钢丝表面精度Ra的影响,采用有限元软件MARC建立了钢丝表面微观形态的分析模型,对钢丝拉拔过程进行了模拟仿真,利用正交试验设计法研究了主要拉拔参数(拉拔速度v、过渡圆弧半径R、模具定径带长度L、模具入模角α、摩擦系数μ)对钢丝成形表面精度Ra的影响,并对模拟结果进行了极差分析和方差分析.结果表明:冷拉钢丝在一定断面缩减率的条件下Ra最佳的拉拔参数组合为v=30 mm/s、R=1 mm、L=3 mm、α=11°、μ=0.4);各因素对Ra的影响程度次序为B(R)C(L)E(μ)A(v)D(α);随v和L的增大Ra先减少后增大,α、R及μ对Ra的影响并无明显规律.在此基础上对优化方案进行模拟仿真,发现钢丝表面粗糙度有了显著改善,这表明正交试验设计对冷拉钢丝表面精度优化的有效性.     

AZ31镁合金管材游动芯头拉拔有限元模拟

运用Deform软件模拟了AZ31镁合金管材游动芯头拉拔过程,并对比研究了模具锥角、定径带长度、变径带长度对拉拔管材成形性的影响。结果表明:在拉拔AZ31管材时,最大压应力出现在外模变径段与定径段过渡区,合适的模角配合不仅能降低拉拔力,还能提高尺寸精度。模具定径段长度对管材变形时的均匀性和拉拔力的影响较大,变径段长度对管材拉拔的影响较小。最终通过实验验证了模拟结果,制备出了尺寸精度高的AZ31镁合金管材。     

汽车隔热罩成形工艺优化及实验

目的建立隔热罩工艺参数与成形质量之间的精确关系。方法对一款汽车底盘用隔热罩进行成形仿真,以压边力、锁模力、摩擦因数、模具间隙为自变量进行四因素四水平的正交试验,获得材料厚度的最大减薄率。结果利用灰色系统理论,计算出了成形工艺参数对目标函数的关联系数及关联度,将优化获得的工艺参数进行了有限元模拟及实验验证。结论成形后的隔热罩质量得到显著提高。     

某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究

目的 探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率.方法 基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响.结果 综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9％.结论 通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高.     

锥管径向锻造数值模拟及参数优化

本文以锥管为研究对象，以防锈铝合金冷轧管坯LF2M为锥管材料，对其径向锻造成形工艺及参数优化进行研究。利用ABAQUS软件建立锥管三维有限元数值模拟模型，采用正交试验法对成形过程中的关键参数（轴向送进量、旋转角度、摩擦因数）进行优化。以锥管壁厚最大值到未成形端曲线残差平方和的平均值的最小值为优化目标，获得最佳工艺参数，实验结果与模拟结果吻合良好。     

Ti55531钛合金扭力臂热锻成形工艺设计及优化

目的 根据钛合金扭力臂锻件的形状和结构特点设计热锻成形工艺及模具,并采用正交试验对其进行优化.方法 通过有限元仿真对热锻成形工艺及模具的可行性及合理性进行了分析和验证,并采用正交试验方法 ,通过极差分析和方差分析对热锻成形工艺进行了优化.结果 设计的热锻成形工艺和模具得到的扭力臂锻件成形良好,无折叠缺陷,仅发生轻微穿流...     

厚壁管温热缩口与管壁增厚的数值模拟研究

目的主要研究厚壁管两端同时温、热锥形缩口工艺的特点,以及缩口过程不同工艺参数对壁厚增厚的影响。方法通过选择合理的材料模型与热力耦合等温度场模拟参数,建立了有限元模型,使用DEFORM体积成形软件对厚壁管两端同时温热缩口工艺进行了分析,探究了温、热缩口两种条件下应力应变分布特点。结果模拟实验获得了管材缩口系数、模具半锥角、t/d0值、摩擦因子、成形温度等工艺参数,在温、热两种条件下对壁厚增厚量的影响曲线。结论管材缩口过程具有典型的变形阶段:入锥弯曲阶段、反弯曲阶段和缩口稳定阶段;管材高温下缩口变形特点为周向、轴向的压缩变形和径向的增厚变形;厚壁管缩口的增厚变形量随着模具半锥角的增大和缩口系数的减小而增大,同时受摩擦因子、成形温度、管材壁厚的影响较大。研究结果为管材缩口壁厚增厚工艺提供了基础技术数据。     

基于响应面法的铝合金筋板锻件工艺参数多目标优化

为了能获得更好的铝合金筋板类锻件锻造成形工艺参数,提出了基于响应面法(Response Surface Methodology,RSM)和有限元模拟技术(finite element simulation,FEM)的锻造成形工艺参数多目标优化策略.以铝合金筋板类锻件晶粒均匀性和锻造变形力作为评价指标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,求得的回归模型拟合度达89.59%.并运用MATLAB软件求出可行设计空间中目标函数最佳工艺参数组合为始锻温度465℃、锻造速度8.7 mm/s、摩擦系数0.2.锻件的晶粒均匀性有了很大的改善,同时有效的降低了锻件变形力,并通过DEFORM-2D模拟和热加工图对其进行了验证,表明了所提出方法的有效性.     

基于响应面法橡皮成形侧压块参数优化及验证

橡皮成形是飞机钣金零件制造的一种重要的成形工艺,为提高典型零件橡皮成形的效率,针对橡皮成形过程中产生的起皱问题,基于响应面法对侧压块参数进行优化.首先对新淬火状态下的铝合金板料进行材料试验,分析了其成形性能指标参数,为有限元模拟提供材料本构关系与模型;然后以起皱量化为优化目标,将凸弯边的最大增厚率作为侧压块优化的目标函数,为得到典型零件橡皮成形侧压块精确的几何参数,采用Abaqus有限元软件对带侧压块成形过程进行正交模拟试验,得出侧压块几何参数对起皱指标影响程度的主次关系,并得到最优的参数水平组合.基于响应面建模方法建立了侧压块最优几何参数和起皱指标之间的多项式关系,并用遗传算法进行参数优化,利用优化后的工艺参数进行有限元模拟,阐述了侧压块防皱原理;最后通过实际成形试验,验证了有限元模拟的可行性和优化方法的可靠性.     

不锈钢/铝/不锈钢复合板拉深工艺及有限元数值模拟

目的研究各工艺参数对复合板拉深成形工艺的影响,以指导实际生产。方法以不锈钢/铝/不锈钢三层复合板为研究对象,探究了复合板拉深工艺数值模拟的关键技术;结合有限元数值模拟和试验验证,预测了复合板在拉深成形中的缺陷,研究了凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力、拉深速度对最大减薄率的影响规律,并利用正交试验对这4种工艺参数进行了优化。结果有限元模拟中,分层复合板模型比整体模型准确度高。最大减薄率随凹模圆角半径的增大而减小,随着凸凹模间隙的增大而先减小后增大,随拉深速度的增大而增大,随着压边力的增大而增大。各成形工艺参数影响最大减薄率的主次顺序是:凹模圆角半径压边力模具间隙拉深速度。结论有利于减小最大减薄率的工艺参数优化组合为:凹模圆角半径为21 mm,模具间隙为3.2 mm,压边力为50 k N,拉深速度为10 mm/s。     

膨胀管塑性膨胀过程摩擦问题研究

关于膨胀管膨胀过程中的摩擦问题,目前还没有文献考虑各因素对摩擦因素的影响,而摩擦因素对膨胀管的膨胀过程有直接的影响.根据膨胀管膨胀过程塑性成形特点,分析了膨胀管膨胀过程摩擦力的构成,讨论了管材材料、膨胀速度、膨胀锥表面状态、膨胀率等因素对摩擦因素的影响.在此基础上建立了膨胀过程摩擦力学模型,并用有限元建立了一个N80实体膨胀管模型验证膨胀管膨胀过程中摩擦因素对套管膨胀过程的影响,给出了摩擦因数分别为0.1,0.15,0.2,0.25,0.3时的等效应力云图.通过对等效应力云图分析发现,摩擦因数大于0.25时膨胀管内出现了明显的犁沟,而摩擦因数小于0.25时膨胀管内不会出现犁沟.有限元计算结果与膨胀管实际膨胀过程特点相吻合,在摩擦因素较大时很容易出现犁沟而使摩擦力增加.因此,在设计膨胀工艺时,应综合考虑各种情况,降低摩擦因素,以满足实际的工程需求.     

隔热板冲压成形工艺参数优化

目的确定隔热板合理可行的成形方案。方法简要分析了零件的成形特点,并利用有限元软件对零件的拉延成形进行了数值模拟。设计正交实验时,以压边力、1号和3号拉延筋的完全锁模力、2号和4号拉延筋的完全锁模力及摩擦因数4个参数为自变量,以最大厚度减薄率、破裂情况以及未充分变形区大小为优化目标。结果 2号和4号拉延筋是该隔热板成形的主要影响因素,锁模力都为60 N/mm时,隔热板拉延成形效果较好。结论通过分析各因素对优化目标的影响,得出了优化的工艺参数值,为零件的实际生产提供指导。     

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。     

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。     

Ductile Fracture by Central Bursts in Drawn 2011 Aluminium Wire

This paper reports on the application of numerical techniques to predict the initiation and propagation of central burst defects in the wire drawing process. The development and implementation of a suitable failure model into a commercial finite element code, via a user written subroutine, has enabled the occurrence of ductile fracture by central bursting in 2011 Aluminium alloy wire to be successfully analysed. In validating the numerical model, the drawing force, die pressure and occurrence of central burst defects has been compared with previously published experimental data. Results from the numerical model suggest that a ‘nose shape’ curve divides the safe and unsafe zones for the successful drawing of the wire. It follows that no central bursts are expected to occur, regardless of the die angle used, when the reduction ratio is less than a critical value. When central bursts did occur, the effective strain was found to vary periodically along the surface of the wire. These oscillations corresponded with the occurrence of central burst defects and resulted in variations in the final diameter of the wire. These variations in the final diameter of the wire are thought to be representative of an external defect known as ‘bamboo markings’, which are often an external indication of central burst defects within the wire.     

高强钢板冲压成形的回弹规律与工艺参数研究

高强钢板冲压成形的回弹问题在很大程度上制约了其深入应用,合理的工艺是减少回弹的关键和有效途径之一.建立了曲面扁壳件冲压成形的有限元模型,基于正交试验法研究了工艺参数,包括压边力、摩擦系数、板厚以及拉深筋的布置方式对回弹的影响规律,采用普通钢板和高强钢板分别进行了冲压成形实验,并与数值模拟结果进行对比.结果表明,高强钢板冲压成形的回弹较大,但通过合理的压边力和拉深筋布置方式可以实现高强钢板冲压成形回弹的有效控制.     

高精度高强不锈钢隔片零件拉深成形研究

通过对15-5PH高强不锈钢高精度隔片零件结构及尺寸公差的工艺分析,明确了零件成形难点.利用有限元拉深成形的结果,确定了刚模拉深成形的方法.基于有限元回弹模拟的结果及试验,对拉深成形模具的理论型面进行了修正,解决了零件的高度及弧面轮廓尺寸精度问题,确定了拉深成形的合理压边力大小.     

某汽车燃料箱隔热板翻边成形工艺设计及研究

目的为了成形高质量、少缺陷的汽车燃油箱隔热板。方法采用整体翻边-局部反拉深的工艺方法,以隔热板曲面凸台圆角处的最大减薄率为试验指标,采取正交试验及极差分析确定最优成形工艺参数,并利用有限元数值软件对其成形过程进行模拟。结果各因素对曲面凸台圆角减薄的影响主次顺序为:凸模下压速度、摩擦因数、凸模与顶出块夹紧力,最优成形工艺参数组合为:下压速度为10 mm/s、摩擦因数为0.12、夹紧力为40 kN。由等效应变结果分析得出,随着变形量的增加,左侧翻边曲面等效应变分布大于右侧,两侧翻边曲面交接处也积累了较大应变。实际成形件的最大减薄率为凸台位置的17.1%,满足生产要求。结论在最优工艺参数下生产出合格隔热件,实际成形件的减薄情况与模拟结果基本一致,验证了模具设计和模拟的准确性,这对于成形结构复杂的异形构件具有一定的指导意义。     

Influence of a Retaining Ring on Strain and Stress in the Chemical Mechanical Polishing Process

In this article, a two-dimensional axisymmetric quasi-static finite element wafer scale model for chemical mechanical polishing (CMP) process involved in the wafer carrier, the carrier film, the wafer, the pad, and the retaining ring was developed to investigate the effect of a retaining ring surrounding the wafer carrier to the strain, stress, and nonuniformity of the wafer surface for the purpose of improving edge exclusion of wafer and preventing the wafer sliding from the carrier while grinding. Considering the same revolutions of the wafer and the pad and the axisymmetric distributed force forms of the wafer carrier and the retaining ring, and applying the principle of minimum potential energy, a two-dimensional axisymmetric quasi-static finite element model for CMP process was established. Following the developed model, the effects of the retaining ring on the strain components, the stress components, the von Mises stress, and the wafer's nonuniformity were investigated. The findings indicated that a retaining ring installed in the conventional CMP mechanism could reduce the variation of the von Mises stress distribution to reach the lower wafer's nonuniformity effectively, improve the over-grinding phenomenon and prevent the wafer sliding from the carrier while grinding.