双筒形件铲旋成形应力应变场有限元分析

提出了双筒形件旋压加工的一种新方法——铲旋工艺。分析双筒形件铲旋成形过程应力应变场分布规律,是研究双筒形件铲旋成形机理的基础和前提。基于有限元分析软件Deform-3D对双筒形件铲旋成形进行数值模拟,采用该模型获得了双筒形件铲旋成形过程的应力和应变场的分布特征,并提取成形载荷进行分析。分析结果可为铲旋成形工艺研究和工艺参数优化提供理论依据。     

合金钢旋压塑流变形稳定性试验研究

中碳合金钢退火状态可旋性良好,累计变薄率为80%,未见裂纹出现.强力旋压属局部连续塑性成形工艺,很适宜大直径筒形件塑性成形.变薄旋压中碳合金钢筒形件,与卷焊成形相比,可强化组织性能,降低筒体重量,提高使用效果.试验旨在探讨中碳合金钢筒形件旋压成形的稳定性,通过变形区三向接触面积塑流试验研究,筒体变形体积与力能的分析,以及优化工艺参数和确定合理工艺过程,旋出了高精度筒形件,同时进行了批量旋压生产.     

钛合金筒形件轧-旋成形研究进展

钛合金筒形件具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,在航空、航天和兵器领域有着广泛的应用与需求。针对目前的钛合金筒形件成形制造工艺难以满足大直径薄壁长筒形件的高效、低成本制造要求,提出了一种环轧-旋压(轧-旋)成形工艺制造钛合金筒形件的方法。在轧-旋成形工艺中,坯料历经环轧线接触与旋压点接触下的连续局部加载增量成形和显著的不均匀变形,其变形过程复杂,微观组织不均匀,容易发生破裂,影响筒形件的成形质量。为此,基于两相钛合金自洽模型和Oyane韧性准则,建立了耦合损伤的轧-旋宏微观仿真模型,研究了TA15钛合金筒形件轧-旋过程中的宏观变形行为、微观组织和损伤破裂演化规律。发现工件经轧-旋成形后,外层应变较大,中间层和内层基本相同;工件温度沿壁厚由内到外逐渐降低;α晶粒尺寸外层最小,内层和中间层相差不大;α相体积分数沿壁厚由内到外逐渐降低;工件内表面在环轧后的旋压过程中,由于正应力三轴度以及高应变速率的共同作用,最易发生破裂。     

带纵向内筋薄壁筒形件强旋成形

关于带有纵向内筋的薄壁筒形件强旋成形时金属流动规律和变形机理，可以通过实验获得，实验主要涉及所用的旋压方式，所需的旋压设备，旋压工装的设计，旋压管坯的制备，以及部分工艺参数对试件成形性的影响，分析了旋压件产生某些质量缺陷的原因，通过实验获得必要数据，为以后将要进行的人工神经元网络预测和有限元模拟奠定了坚实的基础。     

铝合金轮毂强力旋压的研究

在分析筒形件强力旋压成形特点及其变形规律的基础上,对铝合金轮毂强旋成形工艺、缺陷成因进行了研究,分析旋轮形状、旋轮进给率、壁厚减薄率、多旋轮之间的错距等工艺参数对成型改善的影响,对表面失稳、旋裂、折叠、表面起皱、贴模性不好等缺陷的成因进行了分析.对铝合金轮毂的强旋加工、优化工艺参数提供有效方法和可靠依据.     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.     

锥形件变薄旋压回弹的三维有限元分析

了解锥形件变薄旋压成形后的回弹规律,对提高旋压件的成形质量有重要意义.分别采用动态显式和静态隐式方法建立了锥形件变薄旋压及回弹的三维有限元模型,并研究了芯模转速和旋轮进给比对回弹前后应力、应变及壁厚变化和零件形状的影响.研究表明:随芯模转速增加和旋轮进给比减小,回弹前后最大等效应力差逐渐减小,塑性应变差及壁厚变化基本不变;回弹后最大偏离量随芯模转速和旋轮进给比增大在芯模转速较小时变化不大,而在其较大时随其增大有所减小,并随旋轮进给比增大呈先减小后增大再缓慢减小的趋势.     

筒形件强力旋压工艺模拟及实验研究

采用有限元与工艺实验相结合的方法,对筒形件强力旋压工艺进行了研究。对于旋压加工工艺,利用有限元模拟软件建立三维弹塑性模型并进行数值模拟,然后在此基础上分析进给比、减薄率2个工艺参数对筒形件强力旋压成形过程的影响规律。根据数值模拟结果,设计并制造了工装与模具,同时进行了工艺试验,成功试制了壁厚减薄效果良好的筒形件强力旋压样件。     

变壁厚薄壁筒形件旋压工艺设计和试验研究

选用合适的旋压设备,设计合理的工艺装备和旋压毛坯,通过实践加工验证,完善了变壁厚薄壁筒形件的旋压工艺参数(道次压下量、进给比、旋压方式等),得出了既能保证产品力学性能,又能保证产品质量和精度的旋压加工工艺方案。     

基于响应面法的无芯模成形精度研究

目的 提高无芯模旋压零件的尺寸精度.方法 利用双旋轮旋压机床,采用响应面实验优化设计方法,对铝合金零件分别从旋轮进给速度、芯模转速、锥形件的成形角度、坯料与成形件最大开口直径比等方面进行研究,建立其与尺寸精度的预测模型,采用Design-Expert软件对尺寸精度进行回归系数及方差分析,并对此工艺参数进行优化,得到最优...     

铜合金厚板封头零件的旋压加工

目的加工出8 mm厚的较大尺寸铜合金封头零件。方法利用卧式数控旋压机,采用普旋成形进行封头零件的制备。结果通过工艺试验摸索采用卧式数控强力旋压机进行普旋,加工出厚度8 mm的铜合金球形封头零件,拓宽了设备的加工范围,开创了厚板普旋成形的先例,为铜合金球形零件的旋压加工增添了一条新方案。结论采用普旋加工厚板铜合金材料封头类零件是可行的,相对其他加工方案具有一定的成本优势,应对材料的减薄、解决零件贴模是旋压加工成败的关键。     

带内筋复杂薄壁件旋压成形研究进展

结构轻量化和大型整体化是高性能复杂薄壁构件精确塑性成形的永恒追求,带内筋复杂薄壁构件作为典型的高性能复杂薄壁构件,其成形制造方式一直被学者所关注。旋压成形作为先进的精确塑性成形工艺,有望实现此类构件的整体制造。为此,对带内筋复杂薄壁构件旋压成形的国内外研究进展进行归纳,主要涉及带内筋曲母线构件的有模外旋成形和无模内旋成形,以及带纵向内筋、内齿、横向内筋和纵横内筋的筒形构件旋压成形,包括复合旋压、滚珠旋压、错距旋压等成形方式,对成形特征、工艺参数的影响以及旋压成形规律等进行总结,为带内筋复杂薄壁构件的旋压成形及工艺优化提供指导。     

TA2纯钛构件电流辅助旋压成形实验研究

目的 研究TA2纯钛板电流辅助旋压成形工艺参数的影响,对变形过程进行分析。方法 在1 mm纯钛板的旋压过程中,电源、钛板和工具头构成电流回路,钛板局部温度迅速升高,工具头和旋轮协同导电加热旋压变形。试验了TA2纯钛板在室温和不同电流辅助下的旋压成形性能,在此基础上试验并分析了不同润滑条件下的旋压件表面质量。结果 在电流辅助旋压成形过程中,曲母线形件旋压变形过程为剪切变形,壁厚偏离率会影响钛板失稳起皱和反挤等缺陷。由电塑性效应可知,电流对纯钛板成形性能有着显著的影响,纯钛板的塑性变形能力随电流的增加而增强;二硫化钼作为一种理想的高温润滑剂,可以降低摩擦因数,提高旋压件的表面质量和工具头的使用寿命。结论 实验发现电流辅助旋压可以显著提升纯钛板的成形性能,表明该技术是可行的,且易于控制操作。     

A Theoretical Analysis of Ball Spinning

As a special method of manufacturing thin wall tubes,the ball spinning process has been used for nearly 30 years because of its less investment of equipment,higher precision,and more perfect properties of products.However, the application is limited since the process parameters are determined based on empirical data and laboratory experiments for lack of a whole theoretical analysis .In this paper,some basic parameters such as the force and power parameters have been studied based on an analysis of geometry and mechanics of the process.The calculation of forming forces and the selection of the working angle are carried out.At the end,a perfect comparison between the results of the experiments and the theoretical analysis is made.     

Finite Element Simulation on the Spin-forming of the 3D Non-axisymmetric Thin-Walled Tubes

The roller movement trace for the 3D non-axisymmetric thin-walled tubes is a complex space curve. Besides the roller rotation caused by contact with the blank, the roller rotates around the workpiece together with the main spindle, and also moves simultaneously along the direction of the revolution radius. The method to correctly establish the finite element (FE) models of the metal spinning is based on the MSC. MARC software was introduced. The calculation formulas considering both the revolution and rotation of the roller were obtained by the mathematical deduction. The saving calculation points m should be a multiple of 4 for one revolution of the roller around the workpiece to obtain the maximum forming force for the spinning of the 3D non-axisymmetric thin-walled tubes. The simulation results conform well to the experimental ones for several spinning methods; the maximum error is less than ±15%.     

TC4钛合金轮圈热旋成形技术研究

针对TC4钛合金轮圈的结构特点,设计了钛合金轮圈热旋的模具结构,研究了TC4钛合金的热变形特性,分析了钛合金热旋翻边过程成形缺陷的产生原因,最终获得了钛合金轮圈的合理热旋工艺.研究表明,采用分瓣组合模具是成形钛合金车轮合理的模具结构方案,热旋工艺参数对钛合金轮圈的成形质量有显著的影响.TC4钛合金轮圈的适宜翻边温度为600~700℃,采用略小于坯料壁厚的间隙(小于坯料壁厚的10%左右)及较小的进给比(f≈0.1 mm/r)可有效防止翻边起皱和开裂.直边较短的轮圈采用直线轨迹可一道次翻边成形.     

精密锻造设备研究现状及发展趋势

发展精密锻造设备是实现我国制造业转型升级的必由之路。介绍了液压机等温模锻、螺旋压力机精锻、多向锻造、旋压成形等精密成形先进工艺,以及国内外相关设备的特点。通过分析先进成形工艺的发展方向,比较国内外设备的现状,对精密锻造设备向智能化、柔性化、多功能、大型化发展的趋势进行了展望。     

带横向内筋张紧轮旋压成形分析

目的解决某型号带横向内筋张紧轮旋压成形困难的问题。方法运用有限元模拟软件,建立了张紧轮的有限元模型,选取了不同的坯料壁厚和旋轮圆角半径,对张紧轮旋压成形过程进行了数值模拟。结果获得了旋压成形过程中坯料壁厚大小和旋轮圆角半径大小对旋压力和成形质量的影响,并对结果进行了总结。结论通过分析壁厚和预成形轮形状对张紧轮旋压成形质量的影响,得出了最优的工艺参数值,对实际生产具有指导意义。     

Cu/Al双金属复合管旋压复合成形规律研究

目的 探究双金属管材在复合过程中的受力变化以及关键工艺参数对覆管和基管壁厚分布的影响。 方法 通过有限元仿真技术和实验相结合,对铜和铝两种材料的双金属管进行旋压复合成形过程受力情况以及壁厚变化进行研究。结果 覆管由于受力面积小于基管,导致各自承受的应力具有明显差异。另外,在双金属管旋压复合时,覆管屈服强度需大于基管,否则基管不会发生减薄塑性变形。在Cu/Al双金属管旋压过程中,随着压下量的减少,双金属管的减薄以覆管为主;随着旋轮安装角的减小,双金属管的减薄以基管为主。结论 通过对压下量和旋轮安装角的优化,可实现对覆管和基管壁厚分布的良好控制。     

筒形件错距旋压工艺的试验研究

影响错距旋压零件精度的因素很多，本文通过在Ｓｔ５６－９０ＣＮＣ进行薄壁长筒形件试验研究，分析了反旋进给率增大产生缩径的原因，进给率变化对壁厚的影响规律，以及毛坯外端对成形区的约束作用。通过改变进给率成功地控制零件的壁厚和扩径，保证了加工零件的精度。